Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Physique 1ère S – 1ère partie – 1er chapitre 1 Jérome Fort-Lycée A.Briand –Gap

Physique 1ère S – 1ère partie – 1er chapitre 1 Jérome Fort-Lycée A.Briand –Gap http://jeromefort.web.officelive.com Etude de la Galaxie Ngc 7083 D’après le site Hands on Universe http ://www.euhou.net/ 1 Description de l’expérience : Le spectre de la galaxie ngc 7083 est fait à l’aide d’un spectroscope à fente placé derrière un télescope. (ESO Chili) Données : Distance de la galaxie par rapport à la Terre : 39,7 Mpc où pc = parsec Un parsec vaut 3,085 677×1016 m On obtient le spectre ci-contre : Mesure de la distance au centre de la galaxie: 0,82 arcsecs/pixel 1. Exprimer la distance r au noyau de la galaxie en fonction de l’ordonnée Δy en pixels sur le spectre . 2. déterminer le rayon r de cette galaxie. 3. Déterminer le rayon R du noyau. Mesure longueur d’onde : λ = 4937 + (x+1559)* 0.986999988556 A Sur ce spectre on voit 5 raies correspondant à :Doublet de l’azote NII, raie Hα de l’hydrogène, doublet du soufre SII Les longueurs d’onde correspondantes mesurées sur un spectre dans un laboratoire terrestre valent en nm : Doublet de l’azote NII : 654.80 et 658.35 Raie Hα de l’hydrogène : 656.28 Doublet du soufre SII : 671.60 et 673.10 4. Commenter la forme des raies sans chercher à l’expliquer. Δy Physique 1ère S – 1ère partie – 1er chapitre 2 Jérome Fort-Lycée A.Briand –Gap http://jeromefort.web.officelive.com 2 Décalage des raies spectrales dans le spectre démission d’un corps céleste (effet Doppler) : Lorsque des ondes lumineuses sont émises par un corps en mouvement ; on observe un décalage des raies spectrales vers le rouge (éloignement, périodes plus grandes) ou vers le bleu (rapprochement, périodes plus courtes). Ce décalage est donc fonction de la vitesse relative d’éloignement, ce qui permet aux astrophysiciens de déterminer la position, la vitesse et la composition d’un astre. On pourrait dire que le spectre s’étire comme une élastique : On écrit : En pratique, l’effet Doppler est mis à profit pour mesurer des vitesses radiales : Observateur (Terre) 5. Légender le schéma et colorier les flèches sur la photo 6. Comment varie le décalage spectral en fonction de la distance au noyau ? ………………… ………………… ………………….. ………………… ………………… ………………….. v / c Physique 1ère S – 1ère partie – 1er chapitre 3 Jérome Fort-Lycée A.Briand –Gap http://jeromefort.web.officelive.com 3 Vitesse de fuite et constante de hubble : Grâce à ses observations, on a su que l’univers est en expansion car la majorité des galaxies sont en train de s’éloigner de nous. En effet Hubble observe une quarantaine de Galaxies ;sur cette quarantaine , 36 s'éloignent de nous ( leur spectre est décalé vers le rouge ), et 5 seulement se rapprochent !. De plus les spectres des galaxies lointaines et des amas de galaxies ont des décalages vers le rouge croissant avec la distance. C'est-à-dire que les galaxies s’éloignent de nous avec une vitesse qui augmente avec la distance. • Loi de Hubble: vh= H0 x d Où Ho est la constante de Hubble : en km.s-1.Mpc-1 Le ciel profond vu par le télescope spatial. Remarquer la corrélation entre la couleur et la luminosité des objets : les objets les plus lointains sont décalés vers le rouge par effet Doppler. Crédit : HST Photo extraite du site « Fenêtre sur l’Univers » ; Auteur B. MOSSER Ouvrir la photo du spectre réduit et relever les abscisses des raies au niveau du noyau raie Spectre sur Terre .λ (nm) Spectre de NGC 7083 .λ (nm) Redschift :∆λ/λ Vh= c. ∆λ/λ (km/s) NIIa 654.80 Hα 656.28 NIIb 658.35 SIIa 671.60 SIIb 673.10 1. En déduire, en utilisant la relation de Doppler-Fizeau la vitesse héliocentrique Vh (ou vitesse de déplacement du noyau par rapport à nous ) de cette galaxie. 2. En déduire une valeur de H0. 3. Comparer à la valeur admise : 67 km.s-1.Mpc-1 4 Vitesse des bras : v V = Vh + Vradiale 1. Prévoir l’allure de v en fonction de r . r Physique 1ère S – 1ère partie – 1er chapitre 4 Jérome Fort-Lycée A.Briand –Gap http://jeromefort.web.officelive.com 2. Pour une seule raie, relever les valeurs de x en fonction de y. X (pixels) Y (pixels) 1. En déduire la vitesse v en fonction de la distance au noyau (utiliser excel). 2. Calculer Vradiale 3. Tracer Vradiale(r) Correction d’angle : La galaxie étant inclinée par rapport à la direction d’observation, la composante longitudinale, du point de vue de l’observateur, de la vitesse de rotation qui provoque l’effet Doppler vaut Vlongitudinal = vrotation cos (i ) = = vrotation sin (i ) où i est l’inclinaison par rapport à l’axe de la sphère céleste ( 53° pour ngc 7083) calculer Vlongitudinal prolongement : 2°TP M = v² R / G Q 35 : Faire l’application numérique. Discuter le résultat obtenu Quelques éléments susceptibles d’alimenter votre réflexion: Objet Masse Soleil 2. 1030 kg Etoile capable de donner une supernova 8 MSoleil < M < 60 M Soleil Résidu « étoile à neutron » après explosion d’une supernova M< 2 à 3 MSoleil Masse d’une galaxie 108 à 1012 MSoleil Q 36 : Proposer un moyen d’estimer la masse de la matière noire contenue dans cette galaxie. Q 37 : Faire une application numérique permettant d’avoir un ordre de grandeur. Direction d’observation i Physique 1ère S – 1ère partie – 1er chapitre 5 Jérome Fort-Lycée A.Briand –Gap http://jeromefort.web.officelive.com Correction SIMPLE = T / Standard FITS format BITPIX = -32 / No. of bits per pixel NAXIS = 2 / No. of axes in image NAXIS1 = 386 / No. of pixels NAXIS2 = 294 / No. of pixels EXTEND = T / FITS extension may be present BLOCKED = T / FITS file may be blocked CRPIX1 = -1559. / Reference pixel CRVAL1 = 4937. / Coordinate at reference pixel CDELT1 = 0.986999988556 / Coordinate increment per pixel CTYPE1 = 'Angstrom ' / Units of coordinate CRPIX2 = -8. / Reference pixel CRVAL2 = -127.343874817 / Coordinate at reference pixel CDELT2 = 0.82 / Coordinate increment per pixel CTYPE2 = ' ' / Units of coordinate BUNIT = 'ADU ' / Units of data values DATAMAX = 1062.6574707 / Maximum data value DATAMIN = -153.014587402 / Minimum data value λ = 4937 + (N°pixel+1559)* 0.986999988556 A Sur ce spectre on voit 5 raies correspondant à : Doublet de l’azote NII, raie Hα de l’hydrogène, doublet du soufre SII Les longueurs d’onde correspondantes mesurées sur un spectre dans un laboratoire terrestre valent en nm : Doublet de l’azote NII : 654.80 et 658.35 Raie Hα de l’hydrogène : 656.28 Doublet du soufre SII : 671.60 et 673.10 Ces mêmes longueurs d’onde correspondantes mesurées sur le spectre de la galaxie au niveau du centre du noyau valent en nm : Doublet de l’azote NII : 661.4 et 665.2 Raie Hα de l’hydrogène : 663.0 Doublet du soufre SII : 678.6 et 680.0 D’autre part, la galaxie est à 39,7 Mpc de distance 0,82 arcsecs/pixels ; 1 arcsec = / (180.60.60) = 4,85. 10-6 rad ; 1pc = 3,09. 1016 m , d’où 1 pixel = angle en radian . distance en mètres 1 pixel = 0,82. 4,85 . 10-6. 3,09. 1016 . 39,7.106 m = 4,88.1018 m Estimation « mécanique » de la masse pour r ≈ 10 pixels M = v² r / G = ( 1,81.105)² . 4,88. 1019 / 6,67 . 10-11 M = [1,81².4,88/6,67] . 1040 kg ≈ 1040 kg 0,82 arcsecs 39,7 Mpc 1 pixel uploads/Litterature/ tpngc-7083.pdf