Hubble Space Telescope (HST)
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- Florentin Lafleur
- il y a 6 ans
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1 Hubble Space Telescope (HST) Académie des Sciences, Belles-Lettres et Arts de Lyon 18 mars 2003 François Sibille hubblebg.jpg 1
2 Pourquoi un "grand télescope" dans l'espace? Pour voir plus loin Pour voir plus de détails Pour gagner en résolution angulaire 2
3 Résolution angulaire Théoriquement (Diffraction) DANS LE CIEL => IMAGE AU FOYER 2 étoiles bien séparées => l /D 2 étoiles encore séparées => l /D Limite de résolution 1 => l /D 2 On ne peut plus distinguer les 2 images 3
4 Dans la pratique : Turbulence atmosphérique => dégradation Vent Etoile Télescope Bulles d'air poussées par le vent température et humidité variables indice de réfraction variable => effet de prisme => trajet optique perturbé r 0 = diamètre d'une portion d'onde à peu près plane ( à l/10) Visible : r 0 10 cm r 0 caractérise l'état de la turbulence Onde plane Atmosphère Onde froissée 4
5 Poses courtes et poses longues D tel < r 0 D tel > r 0 Onde plane sur la surface du miroir => tache de diffraction théorique Onde froissée sur la surface du miroir => Speckles (Tavelures) Image d'une étoile au foyer d'un grand télescope Pose courte (t pose < 0,1 sec) Pose longue l/r 0 Speckles l/d En pose longue : Télescope Résolution théorique Résolution limitée par la turbulence D = 10 cm 1" l/r D = 10 m 0,01" 0 1" Même performance! 5
6 Petite remarque : En 2000, on sait corriger au sol les défauts dus à la turbulence, Le projet du HST ne passerait pas! Premier principe du "spatial" : On ne fait dans l'espace que ce qu'on ne peut pas faire au sol 6
7 Années 1970 : Un grand projet pour un grand télescope Pour le visible Dans l'espace => plus de turbulence => transparence parfaite Compromis entre : masse embarquable <=> taille du miroir Grande résolution spatiale diamètre 2,4m Résolution : l/d 0,01 " (1cm à 200 km) (dans l'uv) Exigences : Optique parfaite : taille à l/20 = 0,02µm Pointage parfait : < 0,01" l/d Longue durée de vie => "visitable" => lancement navette 7
8 Rapide présentation du HST... 8
9 Lancement Navette Discovery 13m x 4m 10,3 Tonnes Orbite à 590 km hst shuttle 9
10 hst sys support 10
11 layouthst_img08.jpg 11
12 Composite%20Focal%20Plane.gif Des instruments : variés, renouvelés lors des visites 12
13 Horreur : il est myope! Erreur de montage équivalente à 4 µm sur la surface d'un miroir 40l au lieu de l/20! La 1ère mission de visite (1/12/93) rattrape le coup avec "COSTAR" Enfin les performances espérées : limite de diffraction dans l'uv 13
14 2ème mission de visite (2/97): Nouveau spectro (STIS) Pointage amélioré (FGS) Une mémoire digitale (12 Gb) remplace les bandes magnétiques NICMOS incursion dans l'infrarouge (Near Infrared Camera and Multi Object Spectrometer) 14
15 Aperçu des découvertes du HST depuis Mars jusqu'aux aux confins de l'univers 15
16 Mars-HST0124yresized.jpg La passion de Mars Système solaire 16
17 SL9Gevol4.jpg G + 5 jours L + 1,3 jour G + 3 jours G + 1,5 h impact G! Système solaire 18 Juillet 1994 : Impact de la comète SL9 sur Jupiter 17
18 UranusB.jpg Les Anneaux d'uranus (Contraste très accentué) Système solaire 18
19 Pele : Volcan actif sur Io Galileo HST pelevolcanio97-21.jpg Système solaire 19
20 Future comète (?) dans la ceinture de Kuiper Trajectoire de l'objet KuiperBComets.jpg Etoiles de fond Galaxie Système solaire 20
21 Disque planétaire de l'étoile Pictoris Un "système solaire" en formation (Nuage zodiacal) betapiczodi95-39.jpg Masque de l'étoile Systèmes pre-planétaires 21
22 Disque de poussière protoplanétaire dans Orion Une étoile et son système planétaire en formation OriEODsk.jpg Systèmes pre-planétaires 22
23 Région active de formation d'étoiles dans Orion Visible Infrarouge nicmos orion97-13.jpg 23
24 modelstarbirthi0202aw.jpg 24
25 Une très petite étoile : la "Naine Brune" compagnon de l'étoile Gleise 229 Masse = 20 M Jupiter = 0,02 M Soleil gliese jpg Naines brunes 25
26 Pour la "matière noire", cherchez autre chose que les naines brunes... DarkMatAréduite.jpg Naines brunes 26
27 Le milieu interstellaire ou le faux vide entre les étoiles 27
28 CygnusLoop.jpg Matière interstellaire dans la constellation du Cygne "La dentelle du Cygne" Milieu dilué En moyenne : 10 atomes/cm 3 très inhomogène Milieu interstellaire 28
29 Nuages "moléculaires" denses dans Messier 16 pillarsm16full.jpg Illuminés par une étoile chaude Milieu dense 10 6 atomes/cm 3 Milieu interstellaire 29
30 Des détails pillarsm16wf2.jpg KnotsHelix96-13b.jpg Milieu interstellaire 30
31 Super nova SN 1987 (50 kpc) SN1987A_Ringsréduite.jpg SN1987debris97-03réduite.jpg Matière éjectée il y a ans Milieu interstellaire Super nova Matière éjectée lors de l'explosion en
32 Spectroscopie de l'anneau SN1987ringspectro97-14.jpg Azote et Hydrogène de SN1987 Soufre Oxygène Milieu interstellaire Super nova 32
33 CRL 2688 : étoile à l'agonie => enrichissement du MIS en éléments lourds Visible nicmos eggneb97-11.jpg Infrarouge (poussière + H) Milieu interstellaire Nébuleuse planétaire 33
34 Des galaxies ordinaires et moins ordinaires 34
35 Notre voisine : Galaxie Messier 31 (Andromède) galcenterm31centrehst.jpg galcenterm31csol.jpg galcenterm31centresol.jpg Pc Entière, vue du sol 10 9 étoiles Galaxies ordinaires 700 Pc Centre, vu du sol 10 Pc Noyau double vu par le HST 10 6 étoiles 35
36 Un peu plus loin ( pc) : Amas de Virgo, noyau de Messier 84 Trou noir super massif ( M Soleil ) entouré d'un nuage d'étoiles en rotation Région du noyau central km/sec galcenter97-12.jpg km/sec Fente du spectrographe Galaxies ordinaires 36
37 Etoile variable Céphéide dans Messier 100 ( kpc) Relation Période-Luminosité des Céphéides Période 50 jours => Luminosité absolue = M magnitude apparente : m = M log(d) 25 Distance de la galaxie M100CphBreduite.jpg Calibration de l'échelle de distance de l'univers avec la loi de Hubble : V = H d Galaxies ordinaires 37
38 Relevé profond avec le HST (HDF = Hubble Deep Field) 1500 galaxies 1/20 du diamètre de la Lune HDFMosaicFull.jpg 150 orbites du HST Galaxies de toute sortes 38
39 HDF Détails HDFWF3.jpg Galaxies de toute sortes 39
40 Encore plus profond avec NICMOS dans l'infrarouge 0,45 µm 1,1 µm 1,6 µm Galaxies de toute sortes 40
41 Amas d'étoiles pre-galactiques, il y a ans 18 objets, dans un volume (Andromède-Voie lactée), taille des objets 1/3 Voie lactée Fusion pour donner les galaxies spirales earlygal96-29breduite.jpg Galaxies primitives 41
42 Quand une galaxie en traverse une autre... Choc frontal => festival de super novae Anneau d'étoile jeunes expansion à 100 km/sec La galaxie spirale réapparaît après le choc Cartwheel-partie.jpg Quel était l'intrus??? Galaxies moins ordinaires 42
43 Les quasars : Super trou noir, avaleur d'étoiles Luminosité : L Soleil On en trouve partout Galaxies "normales" Galaxies en collision Fusion de galaxies quasar96-35areduiye.jpg 43
44 Arclet dans l'amas Abell 2218 : mirages gravitationnels HST arca2218.jpg 44
45 Et pour aller encore plus loin? Dans l'infrarouge, sûrement, au sol... dans l'espace... Next Generation Space Telescope (NGST) Télescope de 8 m dans l'espace (Lagrange 2) Un des concepts proposés ou les deux! "Owl" (la chouette) Télescope de 100 m, étude ESO 45
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