QUESTIONS D EXAMEN DU ECU Merci de recommencer une nouvelle page après chaque série de questions pour faciliter la correction

Transcription

1 QUESTIONS D EXAMEN DU ECU 2009 Barême de la notation : chaque question est notée sur 1 point Rappel : pour obtenir le diplôme il est impératif de remettre le rapport de la mission à l OHP avant le 15 septembre. Il sera noté sur 5 points --ooooo Merci de recommencer une nouvelle page après chaque série de questions pour faciliter la correction Etoiles et milieu interstellaire A. Acker Le diagramme HR : Définir les paramètres physiques représentés dans ce diagramme. Décrire le chemin évolutif d'une étoile de moins de 5 masses solaires sur ce diagramme. La masse des étoiles : comment peut-on la déterminer? Donner un exemple. Quelle importante relation a-t-on pu établir entre la masse et la luminosité stellaires? En quoi cette relation détermine la durée de vie des étoiles? L'énergie des étoiles : quelle est la source de l'énergie stellaire? Quelle réaction se produit au centre des étoiles de la série principale du diagramme HR? De quoi dépend la durée de vie nucléaire d'une étoile? D où vient le fer présent dans le spectre du Soleil? Mécanique Celeste J. E. Arlot 1 -Un astéroïde tourne autour d'une étoile de masse identique à celle du Soleil et située à 5 années-lumière de la Terre. Son orbite perturbée l'amène très près de son étoile (à moins de 0.1 UA) qui lui communique une excentricité de et l'envoie dans la direction du Soleil. Cet astéroïde pourra-t-il atteindre le système solaire? Et si oui, au bout de combien de temps? Rappel: la distance centre de l'ellipse-foyer est égale au demi-grand axe de l'ellipse multiplié par l'excentricité. 2 - La Terre ralentit dans son mouvement autour de son axe: au bout de combien d'années aura-t-elle pris un retard d'une heure par rapport à un mouvement non ralenti. Quelle sera alors la durée du jour? Rappel: la somme des n premiers nombres entiers est n x (n+1)/2 Pour les deux questions on pourra procéder à des simplifications. Ondes et Instruments C. Balkowski 1 - Donner trois arguments au moins expliquant l intérêt d observer avec des télescopes optiques de la classe des 4 m à l ère des télescopes de 8m. 2 - Expliquer le principe et les avantages de l utilisation des spectrographes multifibres ou multifentes.

2 3 - Décrire deux grands projets sol du futur dans le domaine optique et dans le domaine radio, expliquer les avancées scientifiques qu ils permettront de faire. Système solaire A. Doressoundiram Question 1 : (max 1/2 page) La théorie de la nébuleuse est celle qui prévaut actuellement pour expliquer la formation du Système Solaire. Résumer en quelques phrases les principales étapes de la formation du Système Solaire. Concluez en citant quelques propriétés actuelles des planètes qui corroborent la théorie de la nébuleuse Question 2 : (max 1/2 page) Qu appelle t-on les planètes géantes. Décrivez en quelques lignes les caractéristiques propres à cette classe (taille, rotation, anneaux, ) Question 3 : (max 1/2 page) Expliquer pourquoi il ne s est pas formé une seule et unique planète au niveau de la ceinture d astéroïdes d une part, et au niveau de la ceinture de Kuiper d autre part. Galaxies F. Durret 1 - Comment sont distribuées les galaxies à grande échelle dans l univers? comment a-t-on pu déterminer cette distribution? est-elle en accord avec les simulations numériques de formation des grandes structures de l Univers? où se trouvent alors les amas de galaxies? 2 - Comment les poussières nous permettent-elles de tracer les régions de formation d étoiles et vers quelle longueur d onde faut-il les observer dans ce cas? De quelle autre manière peut-on mettre en évidence des galaxies à fort taux de formation d étoiles? 3 - Si dans une galaxie à noyau actif une raie d émission a pour largeur 6 nm à une longueur d onde de 600 nm, à quelle vitesse correspond cette largeur de raie? Si l intensité de cette raie varie à l échelle d une année, quelle contrainte peut-on en déduire sur la dimension de la source émettrice? Histoire J. Lamy 1 - Quelle est l organisation de l Univers chez Aristote? 2 - Rappeler les circonstances (scientifiques, religieuses et politiques) de la condamnation de Galilée. Le Soleil L. Klein Question : Qu entend-on par «activité» du Soleil? Décrivez quelques phénomènes dans l atmosphère du Soleil qui sont considérés comme signes de son activité. Puis répondez brièvement aux questions suivantes : 1 - Pourquoi les taches solaires sont-elles sombres? 2 - Pourquoi la couronne solaire n est-elle pas ronde? 3 - Pourquoi ne voit-on que rarement une éruption solaire en lumière blanche (=lumière visible)? Que pouvons-nous en conclure pour l énergie libérée lors d une éruption, comparée à l énergie que le Soleil nous envoie en permanence? Le Soleil J.M. Malherbe On décrit souvent le Soleil sous la forme d un modèle en couches concentriques, en partant du centre de l étoile, jusqu à la couronne qui le raccorde au milieu interplanétaire.

3 - Quel processus au cœur du Soleil génère de l énergie et à quelle température? - Comment l énergie produite est elle ensuite transportée vers la surface (citez les deux zones concentriques et les deux mécanismes de transport associés)? - Quelle est la température de surface du Soleil et comment la température évolue t-elle en s élevant dans son atmosphère (citez les 3 couches qui la composent) ; n y voyez vous pas un paradoxe? Phénomènes celestes P. Rocher En un lieu donné de latitude ϕ. Qu elle est l angle entre le plan de l équateur et le plan horizontal? Qu elle est l angle horaire H d un astre de déclinaison δ lorsqu il passe au méridien supérieur? Qu elle est sa hauteur h et son azimut a? On traitera les deux cas suivants : 1) ϕ= 37 nord, δ = 45 2) ϕ= 48 sud, δ = 21 Cosmologie D. Valls-Gabaud 1 - La galaxie d'andromède M31 a un déplacement vers le bleu de 300 km/s et donc s'approche de nous. (a) Calculez son redshift. (b) Sa distance est de 780 kpc. Est-ce en accord avec la loi de Hubble (v = H d)? (c) Comment expliquer cette observation? 2 - Que répondriez vous à une personne qui vous affirme : "La loi de Hubble demontre que le Big Bang a existé"? 3 - A propos du dipole observé dans la radiation cosmologique de fond : (a) Comment l'expliquez-vous? (b) Est ce qu'un observateur situé dans une autre galaxie verrait aussi ce dipole? (c) Si oui, aurait-il la même direction et amplitude? Questions de «rattrapage» Ces questions sont facultatives et peuvent éventuellement permettre de vous rattrapper. Question 1 : Pour déterminer la position en ascension droite et déclinaison d'un astre donné sur une image astronomique (codée en pixels), laquelle (ou lesquelles) de ces affirmations est (sont) juste(s)? : a) il faut que l'image contienne des étoiles standards astrométriques dont les coordonnées équatoriales sont référencées dans un catalogue. On mesure les positions de ces étoiles en pixels sur l'image et on calcule la transformation qui permet de passer des pixels aux coordonnées équatoriales. Cette transformation peut être ensuite appliquée à tous les objets de l'image dont celui qui nous intéresse. b) il suffit de connaître le champ de vue de l'image en secondes d'arc, l'orientation du champ, et la position d'une des étoiles standard astrométrique (en coordonnées équatoriales). On mesure le décalage en X et Y entre l'étoile connue et l'objet. On en déduit la position en coordonnées équatoriales de l'objet. c) il suffit de consulter un site d'éphémérides en ligne (type JPL ou IMCCE), d'y entrer le nom de l'objet, la date et le lieu de l'observation, et l'on obtient la position en ascension droite et déclinaison de l'objet donné. d) On mesure la position (X,Y) d'un grand nombre d'étoiles de référence (par exemple du catalogue USNO) sur l'image et pour chaque étoile on écrit deux équations de la forme : ALPHA_étoile = f (X_étoile, Y_étoile) DELTA_étoile = f (X_étoile, Y_étoile) où f est une fonction d'une forme donnée (par exemple un polynôme) et ALPHA,DELTA les coordonnées équatoriales.

4 On utilise ensuite un algorithme sur ordinateur (par exemple la méthode des moindres carrés) pour déterminer la forme plus exacte de la fonction f. Une fois que l'on a obtenu la forme de la fonction f qui épouse le mieux les données (au besoin en supprimant quelques étoiles aberrantes), on peut appliquer cette fonction f aux positions X et Y de notre objet pour en obtenir les positions ALPHA, DELTA Question 2 : la taille du champ de vue d'un système télescope+détecteur CCD dépend de : a) la taille du miroir et de la distance focale du systéme b) la taille du détecteur et de la distance focale système c) la taille du miroir et de la taille du détecteur Les taches solaires - Que permettent d affirmer les taches sur la rotation du Soleil? - De quel phénomène remarquable sont-elles la signature à la surface du Soleil? - Par quel indice visible se manifeste le cycle d activité du Soleil et quelle est la durée moyenne de ce cycle? Informatique Que signifie FTP? File Transfer Protocol File Transpose Product File Transform Pattern File Transition Planning A quoi sert le protocole http? A mettre à jour les logiciels du système A faire du traitement d image A naviguer sur Internet A transférer des fichiers d un ordinateur à un autre Quels sont les formats de fichiers au standard du Web? Pdf Ppt Bmp Jpeg La table de couleur d une image numérique dite en couleurs indexées comporte jusqu à 12 couleurs couleurs 256 couleurs 24 couleurs Quels sont les logiciels libres et multiplateforme listés ci-dessous qui permettent d effectuer la réduction d images scientifiques? stellarium gdl ImagJ idl Question sur les bases de données astronomiques : On souhaite observer l'étoile ω Orion. Pour cela on effectue une recherche sur Simbad et on obtient le résultat suivant présent sur l'image ci-dessous. Déterminer ces coordonnes (α et δ).

5 Pour ceux qui auraient fini en avance Petit problème (P. Rocher) Le 25 septembre l équation du temps est égal à : 8m 21s. Lorsque le Soleil passe au méridien de Paris (longitude de Paris : 9m 21s est). Qu elle heure est-il en temps solaire vrai (TSV)? Qu elle heure est-il en temps solaire moyen de Paris (TSM)? Qu elle heure est-il en Temps universel (UTC)? Qu elle heure est-il à votre montre (heure légale française HL)? Petit rappel : Équation du temps = temps solaire moyen temps solaire vrai. Le 25 septembre on est en période d été.