Apports des télescopes spatiaux dans la connaissance de l Univers

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1 Apports des télescopes spatiaux dans la connaissance de l Univers Danièle IMBAULT Direction des Sciences de la Matière CEA / Saclay

2 La lumière se propage dans le vide à la vitesse de km par seconde Soleil - Terre = 1 UA 150 millions de km (1, km) Soleil Neptune = 30 UA 4,5 milliards de km ( km) 8 mn.l 4 h.l

3 en «sommeil» depuis juin janvier à 10 h GMT Rosetta + Philae comète Churyumov-Gerasimenko mars 04 mai 14 août novembre ??? à 4 UA, «altitude» 25 km, vitesse 40 km/s

4 La lumière se propage dans le vide à la vitesse de km par seconde 1 h.l ~ 1 milliard de km (10 9 km) 1 AL ~ milliards de km (10 13 km) L étoile Proxima du Centaure est à 4,3 AL de nous, soit fois plus loin que Neptune La Licorne Mon R AL 40 AL

5 astrométrie (mégalithes -7000, Hipparque -150, Mayas , astrolabes et sextant) Instrumentation imagerie Observations Modélisation spectro-photométrie

6 Galileo Galilei 1610 William Herschel 1.2 m, 1790 Isaac Newton 15 cm, 1670

7 Mont Palomar 5 m, 1950 VLT Cerro Paranal 8.2 m, 2000

8 Principales limitations des performances du télescope (luminosité, résolution spatiale ) : - diffraction de la lumière - stabilité installation - qualité de l air - pollution lumineuse - turbulence atmosphérique diamètre >> construction et choix du site optique adaptative

9 EELT European Extremely Large Telescope Désert Atacama (Chili) 3060 m ESO / ? Coût : 1 G Herschel / miroir 3,5 m 1/5 futur JWST 6 m Réflecteur 39.3 m, 1000 m 2 (lumière collectée = VLT x 15, résolution x 100) 800 miroirs hexagonaux 1.4 m, 7000 actionneurs /1 khz, étoiles laser artificielles

10 Parce que les astres émettent d autres lumières, selon leur température et que l atmosphère en limite fortement notre perception mm.t K = 3000 K 0,01 0,1 V 1 10 mm

11 Radio km-m Microondes mm Infrarouge Visible ev µm UV X kev nm MeV-GeV THE TeV 1000 km ISO XMM-Newton JWST 100 km Herschel Integral 10 km Yeux artificiels, au sol ou en orbite VLT 0 km ALMA HESS

12 «Les avantages d un observatoire extra-terrestre dans le domaine de l astronomie» Rayons X (découverte 1895) 1948 : V2 + compteurs Geiger 1 ère source le Soleil Spoutnik 1957 Lyman Spitzer 1946 Explorer découverte Ceintures Van Allen Hubble Space Telescope 1990 Explorer er satellite astro (gamma) 2.5 m, sensibilité x 100 / sol

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14 précision 100 mm C 4-17 µm résister à un milieu «hostile» (température, vibrations, vide, rayonnements) limiter l encombrement la masse la consommation électrique et garantir, à coup sûr, le fonctionnement en orbite

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16 Constellation d Orion M AL

17 Bételgeuse 500 AL Ø m Rigel 800 AL Ø m

18 Orion en infrarouge (IRAS)

19 VLT visible HST infrarouge proche

20 ISOCAM

21 William Herschel IR 1800 HERSCHEL mai 2009

22 Rho Ophiuchi 500 AL Antares «Dark river» 20 Ø Lune Scorpion

23 IRAS / 1983 ISO / 1995 SPITZER / 2003? HERSCHEL / 2009

24 M16 NGC Nébuleuse 281 / Cassiopée de l Aigle Serpent AL Ø AL

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26 + 2 (e+, ) Les étoiles, enfants des nuages moléculaires, naissent par portées Ce sont des boules de gaz en équilibre entre 2 forces : la gravitation qui tend à les condenser et la pression consécutive aux réactions de fusion thermo-nucléaire actives en leur coeur

27 10 6 y 74% H 24% He R BH (km) = 3 M / M C, N, O éléments + lourds 10 9 K 10 8 K 10 7 K He C, N, O H He 10 8 y y

28 Radio m Microondes mm Infrarouge Visible ev µm UV X kev nm MeV-GeV 1 K 10 2 K 10 3 K 10 4 K 10 6 K 10 9 K K THE TeV Bolomètres Semi conducteurs CCD X Germanium Scintillateurs

29 M16 Nébuleuse de l Aigle 6500 AL 10 AL HST / Visible Herschel / Sub-millimétrique + XMM-Newton / Rayons X Etoiles massives et chaudes, rémanent de SN 6000 ans Onde choc destructive à voir dans qq 10 2 années?

30 NGC 602 SMC NGC 7129 / Céphée 3000 AL 10 6 ans Amas des Pleïades 400 AL ans NGC 290 / Toucan 65 AL à 200 kal

31 M57 Anneau Lyre 2000 AL Ø 1 AL NGC 3603 Carina 20 kal Ø 17 AL

32 Helix NGC 7293 Poissons ans 700 AL Ø 6 AL

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34 Grand Nuage de Magellan, 170 kal 1 ère SN visible à l oeil nu depuis 383 ans Brillance x 100 en 3 h

35 Sanduleak, SGB, 10 millions d années, 20 M Anneaux éjectés ans plus tôt Onde de choc à km/s 1994? 2003 X 10 6 K 2000

36 M1 Crabe Taureau 4/07/ AL Ø 12 AL 1500 km/s Chaco Canyon (Arizona) 11 ème siècle

37 Infra-rouge Visible Rayons X visible rayons X étoile à neutrons pulsar 30 Hz Ø 20 km Chandra + HST 2000

38 Ultra-violet Dentelles du Cygne, 1500 AL 3 = 70 AL, ans

39 Dentelles du Cygne, 1500 AL 3 = 70 AL, ans

40 GRB , 94 GeV, qq heures Fermi Space Observatory

41 «notre» Voie Lactée

42 M88 - Chevelure de Bérénice NGC 891 dans Andromède

43 (1.4 GHz) (115 GHz)

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45 AL Nous sommes ici ~ 100 milliards d étoiles ans à 200 km/s

46 Hipparcos Résolution spatiale Télescope 150 mm : 1 arcsec / 4 km HST : 0,1 as / 40 km VLT : 20 mas / 200 km 1 arcmn / 1 à 65 m 1 à 4000 km 18/12/13 GAIA < * 50 mas 30 AL Hipparcos mas 3000 AL 1 à km GAIA 1 milliard 10 mas AL

47 140 km/s km/h 10 9 ans M 31 Andromède à 2,5 millions d AL

48 M 83 Mille rubis Hydre 12 M AL

49 IRAS 1983 ISOCAM 1995 M 51 Chiens de chasse 31 M AL Herschel 2009 HST 2001

50 Expansion cosmique Edwin HUBBLE km/seconde «Big-bang» (1950) NGC M AL

51 NGC MAL Hubble Space Telescope sept 03 - janvier s 12 j de «pause»

52 HUDF.YD3 13, ans «redshift» 8,6 vitesse 98% C 3 x 3 arcmin galaxies

53 ?

54 Rayonnement fossile "3 K" ( 1 mm) Prédiction Gamow (1948) Découverte en radio (1965, = 7 cm) Anisotropies FDC Smoot & Mather (1992) ,725 K ± 0.2 mk 2006 COBE 1989 WMAP 2001

55 PLANCK 2009

56 21/03/ % Age Univers ans H = km/s/mpc 4.9 % 26.8 %

57 Merci de votre attention NGC 3372 Carina NGC 2841 Voie Grande Lactée Ourse M Ø 150 Hydre AL kal Ø MAL MAL