Le grand tour. Structure de l Univers depuis l infiniment petit jusqu aux confins de l Univers observable.

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1 Le grand tour Structure de l Univers depuis l infiniment petit jusqu aux confins de l Univers observable.

2 Le noyau atomique : m Proton : particule de charge électrique positive m p+ = kg Neutron : particule non chargée m n0 = kg Force électrique : répulsive entre 2 charges de même signe attractive entre 2 charges de signe opposés portée illimitée Cohésion du noyau?? Force nucléaire : toujours attractive agît indistinctement sur les p + et n 0 portée très courte (10-14 m)

3 Atome : système composé d un noyau central entouré de particules de charge électrique négative L atome : m x électron : particule de charge électrique négative me - = kg e - = p + L atome a tendance à capturer en orbite autour de lui autant de charges négatives qu il y a de charges positives dans son noyau l atome est électriquement neutre. Si Ne - Np + l atome est ionisé = ion L échelle humaine : 10-1 m molécule : groupement de 2 ou plusieurs atomes liés par la force électrique x Force gravitationnelle toujours attractive portée illimitée

4 La planète Terre : 10 8 m ( km) C est maintenant la force gravitationnelle qui domine à toutes les échelles. Mais F g < F e?? x A l échelle astronomique les objets sont globalement électriquement neutres. Lorsque la gravitation domine, les objets ont tendance à adopter la forme la plus compacte qui soit : sphère.

5 Le système Terre-Lune : 10 9 m Le diamètre de la Terre est de 1mm, la Lune est invisible. x 10 Limite de l exploration spatiale par un engin habité. L espace est extrêmement vide et les distances entre les objets astronomiques extrêmement grandes / à la taille de ceux-ci. La gravité est responsable de l orbite de la Lune autour de la Terre. Le système solaire : m C est le domaine des planètes. Le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et Mars sont si proches qu ils sont confondus au centre. x Uranus Jupiter Pluton Limite de l exploration spatiale par des sondes robotisées. L exploration physique de l Univers s arrête ici. Neptune Saturne Toutes nos connaissances aux plus grandes échelles ont été obtenues de la Terre ou de télescopes spatiaux, par l observation et l analyse de la lumière qui nous provient des objets célestes.

6 Le Soleil et Alpha du Centaure : m On découvre notre plus proche voisine : Cen. Les distances usuelles n ont plus grande signification. On utilise l année lumière (AL). x AL : c est la distance que parcourt la lumière en un an à la vitesse de m s -1. 1AL = m 10 AL Le vide prédomine à toutes les échelles, que ce soit l échelle atomique, l échelle planétaire ou l échelle stellaire. La voie lactée : m 100 milliards d étoiles, disposées en forme de spirale : la voie lactée x galaxie : amas d étoiles retenues par leur propre gravitation. naine : étoiles géante : plusieurs centaines de milliards AL Le Soleil se situe au 2/3 du centre de la Galaxie ( AL) qui effectue 1 rotation en 250 millions d années. La majorité des étoiles visibles à l œil nu sont concentrées dans une sphère d environ AL.

7 Amas de galaxies : m C est le domaine des amas de galaxies. Concentrées en amas et filaments laissant de grands vides presque dépourvus de galaxies. Taille des vides : 100 M AL Taille des filaments : 400 M AL x AL Contrairement aux étoiles et aux planètes, la distance moyenne entre les galaxies n est pas très grande comparativement à leur taille. Ex : Notre Galaxie de diamètre AL ne se trouve qu à 2 millions d AL de notre plus proche voisine, la galaxie d Andromède, soit environ 20 diamètres galactiques; Les collisions entre galaxies ne sont pas rares. Les amas de galaxies se fuient les uns les autres et ce dans toutes les directions. L Univers est en expansion. On n observe pas l Univers tel qu il est aujourd hui. Regarder loin dans l espace, c est regarder loin dans le passé

8 Les objets célestes évoluent avec le temps mais leur rythme d évolution est assez long. Si D pas d effet notable Si D Ce que l on observe ne correspond plus à ce qui existe. Ex : les quasars ne sont visibles qu à de très grandes distances car ils n existent plus à notre époque!! Plus on regarde loin dans l espace, plus on voit l Univers jeune En fin de compte, quelle que soit la direction dans laquelle on regarde, on finit par frapper un mur de brume. On regarde tellement loin dans le passé que l on ne voit que des régions de l Univers telles qu elles étaient avant que la structure cosmique ne se forme. L Univers était alors rempli de gaz chaud, dense, et malheureusement opaque. Tout ce qui se trouve plus loin ou, ce qui revient au même, tout ce qui s est passé avant est caché. Nous avons atteint l horizon cosmique c est à dire la limite de l Univers observable.

9 Les objets célestes

10 Amas ouverts M45 NGC869

11 Zone de formations d étoiles RCW38 Chamaeleon

12 Nébuleuses brillantes NGC7000 NGC2244

13 Nébuleuse planétaires M27 NGC2346

14 Restes de supernovae Cas A (X-ray) M1

15 NGC2023 Nébuleuses obscures

16 Barnard68 Nuages moléculaires

17 Amas globulaires M19 M15

18 Galaxies NGC3184 ESO

19 Galaxies M83 M87

20 Galaxies M31, M32, NGC205 M104

21 Galaxies M63 NGC2207

22 Amas de galaxies Coma Hubble Deep Field