Licence de Physique

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Licence de Physique Université des Sciences
Montpellier IIPLANÈTES ET EXOBIOLOGIEmodule
Culture généralecours IV EtoilesPr. Denis
PuyGroupe de Recherche dAstronomie et
dAstrophysique du LanguedocDenis.Puy_at_graal.univ-
montp2.fr
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• I- Structuration de lUnivers
• II- Astrochimie
• III- Formation gravitationnelle
• IV- Etoiles
• V- Planètes
• VI- Exoplanètes
• VII- Exobiologie

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Quest ce quune étoile ?
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Comment se forme une étoile ?
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Il existe des poussières dans lUnivers
(Exemple la nébuleuse à Tête de Cheval dans le
milieu interstellaire local)
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(No Transcript)
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Grains interstellaires
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LOI DE LA GRAVITATION UNIVERSELLE
Attraction entre corps de masses m1 et m2
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Les Inhomogénéités dans une structure en
effondrement vont Produire un axe de
rotation ? Aplatissement de la structure ? Formati
on de disque ou PROPLYDES (disque protoplanétaire)
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DISQUE DACCRETION
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• il existe des grains de poussières et des
  molécules dans lUnivers
• Influence sur lévolution thermique de
  leffondrement gravitationnel
• Les molécules bon agent thermodynamique
• FRAGMENTATION DE LA STUCTURE EN EFFONDREMENT

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(No Transcript)
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Peut-on stopper un effondrement gravitationnel ?
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FORCES DE PRESSION POUVANT SOPPOSER AUX
FORCES GRAVITATIONNELLES
1- FORCE DE COHESION SOLIDE ET MOLECULAIRE ROCHES
2- FORCE ATOMIQUE ET ELECTROMAGNETIQUE PARTICULES
CHARGÉES
3- FORCE NUCLEAIRES FUSION DE NOYAUX, RAYONNEMENT
4- FORCES ELEMENTAIRES FORCES FONDAMENTALES AU
CONFINEMENT
Lopposition forces de pression et gravitation
va dépendre de la masse en effondrement
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Lopposition principale à la gravitation sera,
dans les étoiles, les réactions nucléaires
Réaction de fusion hydrogène hydrogène ? hélium
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Système de réactions couplées (système
déquations couplées)
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(No Transcript)
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Chaîne p-p 1ere phase de létoile
Durée environ plusieurs milliards dannées
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Peut-on vérifier la théorie ?
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Une étoile émet des neutrinos en très grande
quantité Ceux-ci viennent DIRECTEMENT du cœur de
létoile LE NEUTRINO INTERAGIT TRES PEU AVEC LA
MATIÈRE
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SECTION EFFICACE NEUTRINOS 10-28 m2
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Superkamiokande (Japon)
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Superkamiokande (Japon)
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(No Transcript)
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IL EXISTE TROIS TYPES DE NEUTRINOS DANS LA
NATURE ON MESURE SEULEMENT LES NEUTRINOS
ELECTRONIQUES
neutrinos électroniques
Neutrinos muoniques
neutrinos tauiques
Problème Les neutrinos peuvent se changer
entre eux !
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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La détection des neutrinos solaires confirme les
théories stellaires
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Lorsque la chaîne p-p est finie ?
Que se passe t-il ?
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Cycle CNO
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Larrêt des réactions de chaîne pp ? Les effets
de pression diminuent La gravité contracte le
cœur ? Le début des premières réactions du cycle
CNO est violente ? Effet de souffle Le rayon
de létoile croit fortement ? CONSTITUTION DUNE
GÉANTE ROUGE
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Evolution du soleil en géante rouge
1- le Soleil se contracte sur lui-même et sa
température augmentera. La Luminosité du Soleil
augmente.
2- La surface du Soleil gonflera à tel point que
sa température en surface devrait sabaisser. La
lumière qui séchappera du Soleil prendra une
teinte rougeâtre. 3- Le Soleil aura englouti
les planètes Mercure et Venus et approchera de
lorbite de la planète Terre.
4- A la surface de la Terre, les océans se
vaporiseront sous leffet de lintense chaleur,
et ce qui restera des continents sera
alors calciné.
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(No Transcript)
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Et la suite, lorsque le cycle CNO est fini ? ou
comment finit une géante rouge ?
Tout va dépendre de la masse de létoile grande
masse Mgt 8 fois la masse du soleil faible
masse Mlt 5 fois la masse du soleil
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Les grandes masses Mgt8Msoleil Les super géantes
rouges
Bételgeuse
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Bételgeuse vu par le télescope spatial Hubble Son
diamètre est égal à lorbite de Jupiter autour du
soleil
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Taille comparée de Bételgeuse et du Soleil
(rapport 1650)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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peu à peu Les réactions de fusion stoppent Les
noyaux de Fer ne peuvent pas fusionner !

• EFFONDREMENT DU CŒUR DE FER
• EJECTION DE LENVELOPPE (séquence en chaîne)
• EVOLUTION EXPLOSIVE
• CONSTITUTION DUNE SUPERNOVA

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(No Transcript)
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Lexplosion dune supernovae est très lumineuse
néanmoins évènement rare, environ 3 par siècle
dans notre galaxie
Evolution de la luminosité dune supernova
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Nébuleuse du crabe, reste dune supernova
explosée le 4 Juillet 1054
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Texte chinois signalant lapparition de la
supernovae 11ème siècle
Fresque Indiens Anasazi 1054 (Chaco Canyon,
Nevada USA)
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Nébuleuse de lhélice
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Nébuleuse de lesquimau
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CAT EYE (NGC 6543)
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Nébuleuse de la Fourmi
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Supernovae galactiques
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Supernovae de 1997
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Le noyau central de la supernovae seffondre
Les forces fondamentales agissent pour
sopposer à la gravitation
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si Mnoyau,SNlt 1.4 Msoleil ? Constitution dune
naine blanche
Léquilibre dynamique est assuré par la pression
de dégénérescence qui soppose à la gravité
1.4 Msoleil masse de Chandrasekhar
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Sirius B
Létoile (petite) est très lumineuse ? NAINE
BLANCHE
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Peu à peu le cœur de la naine blanche se
consume par dultimes réactions ? La naine
blanche va peu à peu refroidir. Résidu dense de
noyau de carbone ? CONSTITUTION DUNE NAINE
NOIRE Pas encore apparue car lUnivers est trop
jeune
ATTENTION A NE PAS CONFONDRE AVEC LES NAINES
BRUNES QUI SONT DES ETOILES RATÉES (plus proches
de planètes)
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si 1.4 Msoleil lt Mnoyault 3.2 Msoleil ? Constituti
on dune étoile à neutrons
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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pulsar
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pulsar
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(No Transcript)
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Image X Rosat
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Tailles comparées soleil, étoile à neutrons et
naine blanche
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Etoiles étranges
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Et si Mnoyau,SN gt 3.2 Msoleil ? Quelle physique
sopposant à la gravitation ?
3.2 Msoleil masse de Oppenheimer-Volkoff
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RIEN
Le noyau est alors continuellement en
effondrement gravitationnel ? CONSTITUTION DUN
TROU NOIR STELLAIRE
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La gravitation est prise comme déformation de
lespace
équivalence Energie ? Espace
TOUT DEVIENT GÉOMÉTRIQUE
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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PROBLÈME Comment détecter un astre qui német
aucune lumière ?
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apparence théorique dun trou noir
Simulations numériques
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Trou noir en rotation (trou noir de Kerr)
engendre un fort champ magnétique ? possibilité
de jet de particules chargées
Jet dans la galaxie M87
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(No Transcript)
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Systèmes Binaires X
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Systèmes Binaires X
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Systèmes Binaires X
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Systèmes Binaires X
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Dans la constellation du Cygne Une forte source
X a été observée ? BON CANDIDAT TROU NOIR
STELLAIRE
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Masse et rayon dun trou noir stellaire
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Les faibles masses Mlt5Msoleil Les géantes rouges
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(No Transcript)
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naine blanche
géante rouge
?
?
supernova
Évolution Classique GÉANTE
ROUGE ? SUPERNOVA ? NAINE BLANCHE
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(No Transcript)
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Lexplosion classique de Type II est plus étalé
dans le temps
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(No Transcript)
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ETUDE SPECTROSCOPIQUE DES ÉTOILES
?
La lumière excite les atomes du gaz
circumstellaire ? production dun spectre
démission caractéristique des atomes
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Ha
Hydrogène (raies démission)
Hélium (raies démission)
Azote (raies démission)
Mercure (raies démission)
Spectre du soleil (raies dabsorption des atomes)
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ON CLASSIFIE LES ETOILES SUIVANT LEURS RAIES
CARACTERISTIQUES
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CLASSE SPECTRALE DES ÉTOILES
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(No Transcript)
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Diagramme de répartition des
étoiles Diagramme Hertzprung-Russell
Lunité de masse pour les étoiles est la masse
solaire mS 2 103O kg ? donne la température
équilibre thermique et dynamique
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THEORIE DÉVOLUTION DES ÉTOILES
Chemin dHayashi
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