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Catherine TURON
Observatoire de Paris-Meudon
DASGAL / UMR CNRS 8633
Oser le SavoirRecherches dans
l'Univers24 novembre 2000
Cité des Sciences et de l'Industrie
Deux satellites pour arpenter la Galaxie
DASGAL / UMR CNRS 8633
2Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Où vivons-nous ???
Quel est l'ensemble d'étoiles dans lequel nous vivons ?
• quelle est sa forme ?• quelle est sa dimension ?• depuis quand est-il formé ?• comment a-t-il évolué ?
Est-ce que toutes les étoiles sont comme le Soleil ?
Photo Axel Mellinger
3Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Le monde des étoiles et des galaxies
Est-ce que toutes les galaxies sont comme la nôtre ?
Comment déterminer la distance d'une galaxie lointaine ?
Peut-on estimer l'âge d'une étoile ?Ont-elles toutes le même âge ?
Qu'y a-t-il d'autre que des étoiles dans une galaxie ?
AAT
HST
VLT
AAT
HST
ESO
4Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
à un ensemble d'étoiles
• irrégulier ? • elliptique ?• sphérique ?• en spirale ?• avec une barre ?
A quoi ressemble notre Galaxie ?
5Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Le choix du poste d'observation est crucial !
Cette planète est toute sèche, et toute pointue et toute salée.
Antoine de Saint-Exupéry
6Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Forme de notre Galaxie dessinée par William Herschel à partir de dénombrements d'étoiles
Hypothèses fâcheuses: les étoiles sont réparties uniformément l'espace interstellaire est transparent on observe jusqu'aux confins du système les étoiles ont toutes la même luminosité absolue
Manque crucial: des distances correctes W. Herschel, 1785
Soleil
7Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Notre Galaxie : quelle est sa forme ? quelle est sa taille ?
30 kpc ~ 100 000 années-lumière
9 kpc
1800 Herschell
1900 Kapteyn
Soleil
1915 Shapley
90 kpc
Galaxies extérieures petites et proches
Au cours des siècles ...
8Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
M83 image (with Sun marked)
notre Soleil pourrait être là
M 83
9Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Disque
Noyau(~ 3 pc)
Bulbe(~ 3 kpc)
Halo sphérique(> 30 kpc)
Amas Globulaires
notre Soleil pourrait être là
NGC 4565
10Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
La détermination des distances dans l'Univers est, par essence, une tâche impossible
P.W. Hodge, 1981
11Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Quelle est la distance des étoiles ?
Nom Date 109 km
Aristarque - 280 "immense" !
Ptolémée 150 0.13
Copernic 1500 "immense" !
Tycho Brahe 1580 0.09
Képler 1600 220
Newton 1685 150 000
Bessel-Struve-Henderson
1837-39 > 40 000
Etoile 1ères mesures Hipparcos
Sirius (Newton) 150 000 81 380 ± 30
α Centa uri (Henderso )n 33 000 41 58 4 ± 20
61 Cygni (Bessel) 10 5 500 10 7 480 ± 56 0
α Lyrae (Str uve) 12 0 000 23 9 400 ± 10 00AAT
VLT
NGC 6712
NGC 3293
12Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Distance et parallaxe trigonométrique
orbite de la Terre
étoiles lointaines
D = R / La distance D est de 1 parsec si la parallaxe est de 1 seconde de
degréR = 1 unité astronomique (u.a.)
Etoile la plus proche : = 0,7 , D = 1,2 pc
étoile proche
D
R
13Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Déplacements sur la sphère céleste :parallaxe trigonométrique et mouvement
propre
14Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Quelques unités utiles
L'année-lumière 1 année-lumière = 9,5 x 1012 km
Le parsec
C'est la distance d'une étoile dont la parallaxe trigonométrique est de 1 seconde de degré.
1 pc = 206 000 u.a. = 3,1 x 1013 km = 3,26 années-lumière
L'unité astronomique
C'est le rayon de l'orbite circulaire que décrirait autour du soleil une planète de masse négligeable et de révolution 365,256 898 3263 jours
1 u.a. = 149,6 x 106 km
Demi-grand axe de l'orbite terrestre = 1,000 000 236 u.a.
Vitesse de la lumière c = 299 792,458 km/s
15Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Ordres de grandeur
30 '
0,000 001 "
une fleur sur Mars
une micro-seconde de degré (as)
0,001 "
un personnage sur la Lune
une milli-seconde de degré (mas)
16Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Extinction et rougissement
On voit les étoiles à travers des nuages de poussières ou de gaz.
Cela entraîne •une diminution de
leur luminosité apparente
•un rougissement
17Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Première mission spatiale d'astrométrie, décidée en 1980
Lancée par Ariane le 8 août 1989Pas sur une orbite géostationnaire ...
Des données scientifiques obtenues pendant 37 mois, de novembre 1989 à mars 1993 sur 118118 000 étoiles000 étoiles
Précision obtenue : 1 mas
Catalogue publié en juin 1997
Incluse dans le programme scientifique de l'ESA en octobre 2000
Prévue entre 2010 et 2012
Lancement par Ariane 5
Orbite: à 1,5 million de km, dans la direction opposée Soleil
Observation de un milliard un milliard d'étoilesd'étoiles pendant 5 ans
Précision attendue : 10 as à V = 15
D'Hipparcos à GAIAdes mesures de distances et de mouvements si précis
que de nombreuses idées en sont ou en seront changées
Deux missions de Deux missions de l'Agence Spatiale Européennel'Agence Spatiale Européenne
18Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
118 000 étoiles dans le voisinage solaire
jusqu'à la magnitude 12,4
21 000 distances à mieux que 10% 220 pc photométrie en 3 couleurs pas de vitesses radiales
aucune galaxie
1 quasar
48 astéroïdes + 3 satellites
confirmation de 5 exo-planètes
plus d'un milliard d'étoiles dans toute la Galaxie, et au-delà
jusqu'à la magnitude 20-21
220 millions 27 000 pc
photométrie en 15 couleursvitesses radiales
1 à 10 millions de galaxies
500 000 quasars
100 000 à un million d'astéroïdes
~ 30 000 exo-planètes
d'Hipparcos à GAIA
19Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Les Hyades vues par les parallaxes
sol Hipparcos
Gaia
20Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Hipparcos a déjà montré
que même les étoiles supposées être à moins de 80 années-lumière du Soleil étaient très mal connues
que la densité locale en étoiles était sur-estimée
que la distance du Grand Nuage de Magellan était encore très mal connue
que beaucoup de distances mesurées au sol étaient sous-estimées, de 10 à 15 %
21Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Hipparcos a déjà montré
que les distances d'amas globulaires étaient sous-évaluées
que leurs âges étaient sur-évalués (max = 12 à 14 milliards d'années)
contradiction levée entre l'âge de l'Univers et l'âge des objets les plus vieux de notre Galaxie
47 Tuc
22Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
avec Gaia, on espère obtenir
• la détection de quelques 30 000 planètes extra-solaires
• la luminosité, l'état d'évolution et les caractéristiques physiques d'étoiles de toutes les parties de la Galaxie
• la structure et l'histoire de notre Galaxie
• une distance précise des Nuages de Magellan
• la découverte systématique de tous les objets du système solaire et de tous les objets extragalactiques jusqu'à la magnitude 20
• des tests de la relativité générale
• un recensement complet du voisinage solaire (jusqu'aux naines brunes)
23Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
La Galaxie vue par Gaia
24Recherches dans l'Univers 24 novembre 2000 Catherine TURON
Adresses sur la toile
Hipparcos http://astro.estec.esa/SA-general/Projects/Hipparcos/hipparcos.htmlGaiahttp://astro.estec.esa/SA-general/Projects/GAIA/gaia.htmlhttp://wwwhip.obspm.fr/gaia/ en français
Astronomie AmateursSociété Astronomique de France http://www.iap.fr/saf/ Ciel et Espace http://www.cieletespace.fr/Sky and Telescope http://www.skypub.com/
Photos du cielESO http://www.eso.org/outreach/gallery/astro/wfi/Anglo-australian Observatory http://www.aao.gov.au/htdocs/images/Hubble Space Telescope http://oposite.stsci.edu/pubinfo/Pictures.htmlA. Mellinger http://canopus.physik.uni-potsdam.de/~axm/astrophot.html