Seconde EVALUATION N 4.2 (1h)

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1 Nom, Prénom, Classe :... Seconde EVALUATION N 4.2 (1h) Toutes les réponses doivent être rédigées et justifiées!! Partie A : Le système «Gliesien» Document g, 1ère exoplanète potentiellement habitable? Après onze années d'observations, dont certaines menées avec le télescope géant d'hawaï Keck, Steven Vogt et Paul Butler (université de Californie et Institut Carnegie à Washington) ont détecté deux nouvelles exoplanètes près de l'étoile La plus excitante,, serait d'une masse à peine trois fois supérieure à celle de la et doit tourner en trente-sept jours (terrestres...) autour de son étoile, à 20 millions de kilomètres. Une distance nettement plus proche que nous du Soleil (environ 150 millions de km), mais -581 brille beaucoup moins fort. Bref, avec quelques hypothèses, une atmosphère à effet de serre pourrait permettre à la planète d'abriter de l'eau liquide...[ ] Steven Vogt dit cela à sa manière : «le fait que nous ayons pu détecter cette planète si rapidement et si près de nous laisse penser que les planètes de ce type doivent être très communes». [ ] Enfin, «près de nous», c'est une expression d'astronome, [ ]. En fait, est trop loin pour que l'on y aille (même un robot). Et assez loin, 20 années-lumière, pour que l'on doive attendre encore longtemps, mais pas tant que cela, peut-être quinze ans, que des télescopes spatiaux soient capables de détecter et analyser son atmosphère, si elle en a une.[ ] {Sciences²} Libération S. Huet le 1 octobre 2010 Document 2. Le nom des exoplanètes Le nom d'une exoplanète est formé en ajoutant une lettre minuscule au nom de l'étoile autour de laquelle elle gravite. La première planète découverte se voit attribuer la désignation «b» puis les planètes suivantes sont nommées avec les lettres suivantes dans l'ordre alphabétique. Données : 1 al = 9, m m = 5, kg 1- Cocher vrai ou faux pour chacune des propositions suivantes : - Une exoplanète appartient à notre système solaire vrai faux - est une exoplanète vrai faux - est la sixième exoplanète découverte autour de vrai faux - est située à 1, km de la vrai faux - La masse de est environ 2, kg vrai faux - Il faut environ 67s à la lumière émise par pour arriver à vrai faux - Pour détecter les exoplanètes, les scientifiques envoient des sondes spatiales vrai faux

2 Partie B : L étoile -581 Document 3. L étoile -581 est une naine rouge dont le rayon est trois fois moins grand que celui du soleil. Au cœur, la température est de l ordre de plusieurs millions de degrés. Chaque seconde, la fusion des protons donne un noyau d hélium et produit ainsi une énergie colossale. L énergie produite doit traverser plusieurs couches jusqu à la photosphère où la température n est plus que d environ 3500 C. Mais c est cette fine couche qui émet la lumière de l étoile. A l extérieur de la photosphère, l atmosphère de l étoile (ou chromosphère) contient un grand nombre d éléments sous formes d ions, d atomes isolés ou de molécules. Ce sont eux qui vont absorber certaines radiations du rayonnement continu émis par la photosphère. Document 4. Le Profil spectral d une étoile En utilisant des capteurs appropriés, on peut o b t e n i r le profil spectral d une étoile en m e s u r a n t l intensité lumineuse des radiations émises par l étoile en fonction de leur longueur d onde. La lecture du profil spectral ci-dessous nous montre un maximum d intensité lumineuse pour une longeur d onde max. Les pics orientés vers le bas traduisent l absorption d une longeur d onde. (nm) Document 5. Loi de Wien La loi de Wien s'applique aux sources chaudes et permet de relier la température T de la source à la longueur d'onde de l'intensité lumineuse maximale λ max exprimée en mètre. 3 La loi de Wien peut s'écrire sous la forme suivante: T = 2, max Document 6. Spectre de la lumière blanche 2- Dessiner -581 en légendant celui-ci avec les mots suivants : chromosphère, cœur et photosphère. 3- Quel type de spectre émet la photosphère? Justifier. 4- Où sont situés les éléments qui vont absorber la lumière produite par la photosphère? Sous quelles formes sont-ils? Quel type de spectre obtient-on alors? 5- Déterminer la longueur d onde maximale λ max du spectre d émission de. Expliquer alors qu elle soit qualifiée de naine rouge.

3 Partie C : L exoplanète Document 7. La planète passe très souvent entre notre et son étoile, puisqu elle en fait le tour en 37 jours. Des équipes de chercheurs ont profité de ces passages pour étudier les rayons de lumière de l étoile qui passent à travers l atmosphère de. La composition de cette lumière - son spectre - étant modifiée par les gaz et les molécules présentes dans l atmosphère, c est une source d information précieuse Quelle configuration (échelle non respectée) permet d analyser la composition de l atmosphère de? 7- Le document 1 indique que des télescopes spatiaux devraient être capables de détecter et analyser l atmosphère de, si elle en a une. En utilisant vos connaissances, rédiger un paragraphe expliquant comment les scientifiques sont capables d analyser la composition de l atmosphère de cette planète. Partie D : Pour aller plus loin : mesure de l expansion de l Univers Document 8. Doppler-Fizeau Lorsqu une étoile s éloigne, les longueurs d onde des radiations qu elle émet sont perçues, par un détecteur au repos, plus élevées : c est l effet Doppler-Fizeau. Le spectre se décale ainsi vers le rouge : c est le redshift. La mesure de ce décalage sur deux spectres d une même étoile d une galaxie pris à des dates différentes permet de calculer la vitesse d éloignement de cette étoile et donc de la galaxie. On veut calculer la valeur de la vitesse de la galaxie TGS153Z170 en travaillant avec les valeurs de la raie H β qui est une des raies de l hydrogène. Sa valeur est λ Hβ = 656 nm L expression de la vitesse de la galaxie est alors : v = c ( λ H β 1) λ Hβ 8- Donner la valeur de λ Hβ en mètre et en écriture scientifique. 9- Donner un ordre de grandeur de sa valeur. On donne λ Hβ = 683 nm et c = 3, m.s Calculer la valeur de la vitesse de la galaxie TGS153Z170 en faisant attention aux nombres de chiffres significatifs. Bon travail!

4 Partie A : Le système «Gliesien» CORRECTION (6,5 points) 1- Cocher vrai ou faux pour chacune des propositions suivantes : - Une exoplanète appartient à notre système solaire vrai faux - est une exoplanète vrai faux - est la sixième exoplanète découverte autour de vrai faux - est située à 1, km de la vrai faux D après le texte, est située à 20 al de la soit 20*9, = 1, m = 1, km - La masse de est environ 2, kg vrai faux D après le texte, fait trois fois la masse de la soit m gliese-g = 3 m T = 3 * 5, = 1, kg - Il faut environ 67s à la lumière émise par pour arriver à vrai faux t = d / c = / 3, = 67s - Pour détecter les exoplanètes, les scientifiques envoient des sondes spatiales vrai faux Partie B : L étoile Le document 3 nous permet de compléter le schéma suivant : (1.5pts) Chromosphère Photosphère Cœur 3- La photosphère émet un spectre continu puisqu il s agit d un corps chauffé émettant donc un spectre thermique. (1pts) 4- D après le document 3, les éléments qui vont absorber la lumière produite par la photosphère sont situés dans la chromosphère. Ils sont sous forme d ions, de molécules ou d atomes isolés. Après les avoir traversé, le spectre est un spectre de raies d absorption (1,5pts) 5- D après l expression du document 5 : λ max = 2, / (T+273) Or dans le document 3 on nous dit que la température de l étoile est environ 3500 C donc λ max = 2, / ( ) = 7, m = 768nm (1,5pts) D après le document 6, cette longueur d onde correspond à la couleur rouge, pas étonnant donc que cette étoile soit qualifiée de naine rouge. (1,5pts) Partie C : L exoplanète 6- La configuration de gauche permet d analyser la composition de l atmosphère de puisque d après le texte il faut que l exoplanète soit entre l étoile et la. (1pts)

5 7- Lorsque la lumière provenant de l'étoile passe à travers l'atmosphère de la planète Glièse-g, les espèces chimiques présentes absorbent une partie des radiations. La position de ces raies (longueur d'onde) donne des informations sur la nature des espèces chimiques présentes dans l'atmosphère de la planète. Par comparaison avec le spectre de la lumière émise par et qui n a pas traversé l atmosphère de, on peut identifier les raies d'absorption qui sont dues à l atmosphère de. (3pts) Partie D : Pour aller plus loin : mesure de l expansion de l Univers 8- λ Hβ = = 6, m (1pts) 9- OG( λ Hβ ) = 10-6 m (0,5pts) 10- v = 3, * (683/656-1 ) = 1, m.s -1 (3CS) (1pts)