STRUCTURE DE L UNIVERS CHAPITRE 1 : Notre place dans l univers hiérarchisé : les puissances de 10 A. HIERARCHIE : I. Premier niveau : le noyau atomique (voir dia) II. Second niveau : l atome (voir dia) III. Troisième niveau : l échelle humaine (voir dia) IV. Quatrième niveau : la terre (voir dia) V. Cinquième niveau : le système Terre / Lune (on peut considérer le système comme une planète double) (voir dia) VI. Sixième niveau : le système solaire. (voir dia) Le système solaire est formé de 8 planètes (et non 9). Il s étend sur 50 x la distance Terre/Lune (= 50 unités astronomiques) Les 4 planètes les plus proches du soleil, Mercure, Venus, Terre & Mars sont appelées planètes telluriques. Entre celles-ci et les quatre autres s étend la première ceinture d astéroïdes, ensuite viennent les planètes géantes : Jupiter, Saturne, Uranus & Neptune. Un cas particulier : Pluton. Pluton a souvent été considéré comme la neuvième planète du système solaire mais elle ne serait que le plus gros objet de la ceinture d astéroïdes : la ceinture de KUIPER. Les objets de cette ceinture sont dits transneptuniens. Fait troublant, Pluton possède deux satellites : Charon et 2001KX76. Au delà de la ceinture de Kuiper s étend le nuage de OORT d où proviennent les comètes. VII VII IX X Septième niveau : les étoiles proches Alpha 1,2 et Proxima du centaure (voir dia) Huitième niveau : la galaxie : la voie lactée (voir dia) Neuvième niveau : les grandes structures : amas local (voir dia) Dixième niveau : les super amas : dernière structure hiérarchisée. Les super amas sont disposés comme des filaments entre lesquels s étendent des bulles de vide. L univers visible (qui peut être observable) fait 1,5 milliards d'années lumière. Certains émettent l hypothèse que l univers s étend sur 60 milliards d a-l ou même infini. (Voir résumé dia) B. Notre place dans l univers hiérarchisé (petit historique) -350 ARISTOTE : la terre est le centre de l univers (voir dia) Selon lui l univers est composé de 4 éléments : eau, feu, air, terre. Le plus dense serait au centre et moins c est 1
dense plus c est extérieur. Pour lui les étoiles sont des points lumineux fixés sur des points fixes. 1543 COPERNIC : la terre n est plus le centre du cortège planétaire 1780 HERSCHEL : le soleil est le centre de l univers, on réeffectue la même erreur Qu Aristote 1917 SHAPLEY : le soleil n est pas le centre de l univers (modèle de galaxie) EINSTEIN : l univers est homogène et isotrope (principe de cosmologie) Ex un Corps qui gonfle sous l effet de la chaleur 1922 FRIEDMANN : l univers est en expansion 1925 HUBBLE : il réalise que la nébuleuse d Andromède est une galaxie comme la Nôtre située à plusieurs millions d a-l et contient des milliards d étoiles. 1929 : il découvre la fuite des galaxies et conforte la théorie d Einstein 1930 ZWICKY : première observation de la matière noire d où l hypothèse : baignons Nous dans une matière non lumineuse ou s agit-il de la «nonuniversalité» de la gravitation newtonienne? 2001 HIGH Z supernova projet - ENSEMBLE DE CHERCHEURS : L univers est en expansion accélérée et pourrait ne pas être uni connexe (?) (Continu) La principale composante de l univers est l énergie du vide. 2003 LUMINET : l espace-temps qui forme la trame de l univers pourrait ne pas être Uni connexe (continu) Si l univers n est pas uni connexe, la lumière peut prendre différents chemins avant d atteindre la terre (effet du palais des glaces) Conséquence : la même galaxie pourrait être vue plusieurs fois à des époques différentes. 2020 «DARWIN» découvre la vie ailleurs dans l univers voir par exemple les traces d O3 Caractéristiques de la vie prosynthétique. Le projet Darwin consiste à trouver des traces de vie dans l univers comment découvrir O2 et O3 signatures du vivant dans une planète d un autre système solaire. CHAPITRE 2 Les apparences sont trompeuses Mouvement nocturne des étoiles Si on regarde le ciel et les étoiles se déplacent, sauf l étoile polaire qui est fixe car c est le point de percée de la rotation de la terre. Les constellations Mosaïque d étoiles. Les plus brillantes ont des noms grecs. Alpha pour les plus brillantes puis Bêta etc. Les constellations sont situées à des distances différentes que l on ne peut plus percevoir. Une constellation diffère d un amas en ce que la constellation est une mosaïque d étoiles qui ne se situent pas à la même distance. Ex pléiade. 2
STU : 8 /02 CHAPITRE 2 Les apparences sont trompeuses (suite) La hauteur du soleil au pôle n excède pas 23. On peut donc considérer que pour un observateur situé au pôle, le soleil tourne autour de la terre avec une inclinaison de 23 (Vision géocentrique). En réalité, la rotation terrestre a une inclinaison de 23 par rapport au plan de l équateur. Quelqu un situé à l équateur peut observer un soleil à 45. Vocabulaire Déclinaise : hauteur au-dessus de l équateur Complémentaire : hauteur de l équateur Amplitude des saisons. L énergie solaire comprise dans un cylindre est plus intense si le cylindre est à 90 au moins le cylindre est à 90 au plus l énergie contenue dans le cylindre est diffuse. En conséquence l intensité perçue au cours de la journée varie. De plus à cause de l inclinaison terrestre, l intensité lumineuse varie encore plus. (VIDIA) Les Babyloniens. Les Babyloniens avaient déjà remarqué qu il y avait 7 astres errants. Mercure et Vénus : planètes seulement visibles au crépuscule. Ce sont les planètes intérieures. Mars, Jupiter, Saturne, Lune : ce sont les planètes externes. Les babyloniens pensaient aussi qu il y avait des marées planétaires à l instar des marées maritimes celles-ci influençaient la vie humaine. Ceci a donné lieu à la naissance de l astrologie (qui n est pas une science). L astrologie a permis de déterminer les positions des planètes quel que soit le jour de l observation. Ce qui conduit à des prédictions pour l avenir : - période synodique : nombre de jours pour une révolution - période sidérale : révolution par rapport à la terre retour au même endroit d une constellation du zodiaque Ex ; Jupiter/Terre La terre tourne plus vite que Jupiter autour du Soleil pour que Jupiter soit en opposition avec le Soleil, la Terre fait un tour complet plus un petit bout, la position de Jupiter est donc différente par rapport aux étoiles. STU : 8 /02 Constellation du zodiaque. 3
Constellation incluse dans la sphère céleste comprise entre 2 petits cercles parallèles à l elliptique dans laquelle se situe le mouvement apparent du soleil. Les Babyloniens ne connaissaient pas les périodes orbitales car celles-ci sont difficiles à observer. Ils pensaient que la terre était le centre de l univers. A chaque planète, on peut observer une période zodiacale où elle passe plus de temps. Les grecs. Les grecs ont hérité de l approche empirique des Babyloniens mais leurs vues étaient plus théoriques. Théorie d Aristote. Aristote pensait que la terre était ronde. Il en veut pour preuve, l ombre de la terre sur la Lune Lors d une éclipse et le fait que le mat d un bateau est visible avant la quille. Il pensait que l univers était constitué de 4 éléments : l air, l eau, la terre et le feu. Chacun d entre aux possède un mouvement naturel qui l entraîne vers son lieu naturel. Enfin, il estimait que les astres tournaient de manière sphérique (mouvement parfait) autour de la Terre. Tous les physiciens entre Aristote et Ptolémée (- 350 à + 100/170) ont envisagé de reproduire le mouvement sphérique des astres et ils y sont arrivés. C est le modèle héliocentrique. Pour cela Ptolémée imagina que les planètes effectueraient un mouvement rétrograde (V. DIA) autour de la Terre. Ce mouvement correspond au mouvement de la révolution terrestre. Copernic, Galilée. Il existe de curieuses coïncidences dans le modèle géocentrique. Ex : Mars, Jupiter, Venus ont les même épicycles (petit cercle décrit par un astre pendant que celui-ci effectue un autre.). Copernic émit alors l hypothèse selon laquelle ces coïncidences sont expliquées par le fait que la Terre tourne autour du Soleil. Cependant il faudra attendre 1838 pour confirmer le modèle Copernicien. Néanmoins, le modèle Copernicien fut moins précis que celui de Ptolémée qui permit d identifier les nombreux cycles ; NB : jusqu à Newton on ne connaissait pas la gravité. STU : 16/02 4
Les arguments du modèle héliocentrique. C est surtout à partir de Galilée et pendant 3 siècles que l on s est attaché à démonter la validité du modèle héliocentrique. Premier argument : les satellites liens Galilée fut le premier a utiliser la longue-vue pour ses observations cela lui permis de réaliser des découvertes révolutionnaires pour l époque. Il découvrit par exemple qu il existait quatre corps proches de Jupiter et tournant autour de cette dernière. La Terre n est donc pas le centre de tout mouvement. Deuxième argument : les tâches solaires Les observations de Galilée indiquent que le Soleil n a pas une surface parfaitement lisse, contrairement à la doctrine d Aristote. Troisième argument : les cratères lunaires Comme pour le Soleil, la Lune n a pas une surface lisse elle est remplie de bosses et de trous. Le monde terrestre et le monde céleste se ressemblent car ils sont identiquement accidentés et corrompus. Il n y a pas de séparation entre eux. Quatrième argument : les phases de Vénus. Vénus nous montre presque toujours la même face. Elle n a donc pas de mouvement de révolution ce qui est contraire au modèle géocentrique. De plus, on peut observer que le diamètre apparent de Vénus varie fort. Ceci constitue une preuve en faveur du modèle héliocentrique mais ce n est pas une preuve définitive car on peut aussi imaginer que Vénus tourne autour du Soleil mais pas la Terre. Ces arguments tentent à prouver la véracité du modèle héliocentrique mais ne le prouve pas directement. Ceci à cause de fait qu on ne connaît pas le modèle de positionnement de la Terre. La preuve définitive de la justesse héliocentriste fut apportée par BESSEL en 1838 via l effet paralytique qui mesure la distance des étoiles par une triangulation Terre/Soleil/étoiles. Dt-s = tg θ (voir dia) L angle θ est très petit au maximum 0,7 il faut dès lors une très grande précision ce que n avait pas Aristote. Les calculs de distance montrent que les étoiles sont fort éloignées, elles doivent donc être fort lumineuses comme le Soleil. STU 16/02 5
CHAPITRE 3 Le monde des étoiles: Evolution, formation et matière interstellaire Le soleil une étoile banale Le diagramme de HERTZSPRUNG- RUSSEL est un diagramme qui classe les étoiles en fonction de leur puissance lumineuse en y et leur température en x. On peut y distinguer 2 branches : - la branche principale soit les étoiles dont la taille est comprise entre la taille du soleil et 25 X celle-ci - la seconde branche : les étoiles supérieures à 25 X la taille du soleil Via ce diagramme on peut s apercevoir que le soleil est tout à fait moyen. NB : pour calculer la luminosité émise on a pris comme référence la luminosité solaire (3,9.10 26 w) comme unité (symbole L). La température n a pas de limite inférieure ou supérieure dans le diagramme. Quelques propriétés du soleil. - Sa masse La masse solaire peut être calculée via l équation de KEPLER A³ = GMs + Mt P² 4 Π² La masse solaire vaut 2 10 30 kilos. - Sa température Pour mesurer la température on doit considérer la lumière comme une onde électromagnétique. Celle-ci se caractériser par une longueur d onde visible ou non. (le visible va de 400 nm à 700 nm) Pour définir l intensité lumineuse d un corps (pour le Soleil un gaz) on utilise un prisme car tout corps émet sa lumière propre due à l oscillation (agitation thermique ou absorption d un photon) des électrons qu il contient. On obtient donc le spectre lumineux d un corps via cette expérience. Les longueurs d onde varient en fonction de la température. Le Soleil a un spectre lumineux dans la couleur verte. Sa température est de 5000 K à la surface NB : le Soleil apparaît jaune à cause de l atmosphère. (corps noir voir dia) - Propriétés physiques. 1. La photosphère : c est la surface du Soleil. C est de cette région que peuvent s échapper les photons sans être réabsorbés elle 6
correspond à une diminution de densité. Si on observe de façon d détaillée la surface solaire on peut distinguer une surface de grain de riz. Ceci est du au phénomène de convection permanent. La matière chaude remonte et la matière froide descend. 2. La chromosphère : fin liseré rouge visible pendant les éclipsés celle-ci est constituée de gaz chaud ou d intermédiaire entre la photosphère et la couronne. On peut aussi observer des tâches noires. Celles-ci sont dues à des contrastes de température. Ces taches sont plus froides à cause du champ de force magnétique dû au champ magnétique solaire. Ces champs de force forment des cercles magnétiques N--S qui entraînent des particules avec elles et donc un refroidissement. Ce genre de phénomène est cyclique. 3. La couronne : couronne de gaz très chaude (16 millions de K) mais très ténue, seulement visible durant les éclipses totales. La couronne est le siège du vent solaire et des éruptions solaires. Ces dernières peuvent aller jusqu à 500.000 km et peuvent être constantes ou périodiques mais alors plus violentes. La masse éjectée est appelée éjection de masse coronale. La couronne étant la dernière couche solaire, elle s étend à l infini. Lorsque les jets de matière provenant de la couronne sont dirigés vers la terre, la matière éjectée entre en contact avec les ceintures du champ magnétique terrestre, les ceintures de VAN ALLEN. Celles-ci sont constituées de protons et d électrons. Le vent solaire et les éruptions provoquent une surcharge de particules dans les ceintures qui gravissent jusqu à atteindre l atmosphère terrestre à proximité ce qui provoque des perturbations magnétiques et des aurores boréales (visible jusqu à Bordeaux). Si les ceintures n existaient pas aucune vie ne serait possible. Couche Photosphère Chromosphère Couronne Phénomène actif Boucle magnétique, émission de lumière X et UV, taches associées aux protubérances Boucle magnétique, émission de lumière X et UV Vent solaire, éruption solaire constante ou périodique Température 5800 K 10.000 K 1 million de K a 0 Grandeur 100 1ers Km De 100 à 1.000 km De 1000 Km à ~ Les sources d énergie du soleil et leur durée de vie. Plusieurs hypothèses ont été émises pour répondre à la question «quelle est la source d énergie du soleil?». 7
On sait que : la luminosité solaire = 3.9 10 26 J/s (C = W) et que sa masse = 2.10 30 kg On peut donc déduire le contenu énergétique (L/M) = 2.10 4 J/sKg Combien de temps peut-il maintenir une telle énergie? 1 ère hypothèse : par la chimie : si le Soleil était composé de charbon dont le rendement vaut KJ / Kg, il se serait consumé en 5000 ans ce qui est donc impossible. 2 ème hypothèse : par la gravitation : suite à une lente contraction sous son propre poids, l énergie potentielle gravitationnelle se convertit en énergie thermique. Via ce processus, le Soleil vivrait 300 millions d années, hors la géologie nous apprend que la Terre a au minimum 700 millions d années (âge des roches sédimentaires) STU : 23/2 3 ème hypothèse : l énergie nucléaire ( E = mc²) La découverte de cette équation a permis de déduire que le Soleil pourrait briller 15.000 milliards d années. Mais seulement une petite masse est transformée en énergie car on sait que le Soleil est principalement constitué d hydrogène qui via transformation nucléaire se convertit en hélium. Hors seulement 10 % de l hydrogène est transformé en hélium. Soit une énergie de 6,17 10 14 J/Kg. La vie du Soleil est donc de 10 10 9 années ce qui est possible. Mécanisme de la transformation de l hydrogène en hélium. On sait que la masse du noyau d hydrogène = 1,6 726 10 27 Kg et qu une unité atomique = 1/12 masse atome C 12 = UMA = 1,66054 10 22 Kg donc la masse du noyau 1 H= 1,0007 UMA = 1 MP donc la masse du noyau He + 4?001UMA= 3,9726 MP La transformation de 4 H en 4 He s accompagne d un défaut de masse de (4-3,9726) = 0,0274 MP qui est transformée en énergie. Pour la combustion de 1 H, la libération d énergie est de E =mc². C². 0,0274 = 6.17 10 14 J 4 ( 4 H) Seulement ce cycle ne peut se faire qu en présence de catalyseurs où une température élevée de Kelvin. Pour atteindre une telle température, de 1.10 6 de Kelvin il faut une énorme pression au centre pour qu il y règne une température suffisante pour déclenché la réaction de transformation de l hydrogène en hélium. Ce qui libère une quantité énorme d énergie sous forme de chaleur et donc une température élevée. Si la production d énergie(via la réaction) viendrait à diminuer, ceci aurait pour conséquence une baisse de la température, donc de la pression et le Soleil s effondrerai sur lui-même. Mais si le soleil s effondre sur lui-même, la pression augmente et donc la température aussi, la réaction peut recommencer. Il y a donc autorégulation. La définition du Soleil serait donc réacteur de fusion thermonucléaire autorégulé par la gravitation. 8
Les atomes ou noyaux de carbone,azote, Oxygène peuvent servir de catalyseur à la réaction de fusion de l hydrogène en hélium. Mais pour cela il faut des températures très élevées seulement possible dans le centre, centre du soleil. C est pourquoi la réaction de fusion avec carbone, azote, oxygène, ne produit que 10% de la production d hélium. Les cycles postérieurs au cycle Hydrogène/Hélium. Lorsque tout l Hydrogène est épuisé et transformé en Hélium, la température diminue donc la pression diminue donc le cœur s effondre sous son propre poids et la température augmente. Si celle-ci atteint plus de 100 10 6 K avant que le cœur ne soit complètement effondré alors la combustion de l hélium peut commencer. Si cette température n est pas atteinte l étoile explose sous l effet des répulsion coulombiennes. La combustion de l Hélium produira du Béryllium 8 instable mais qui existe suffisamment longtemps pour produire du Carbone 12. Un nouvel équilibre s est donc installé. Lorsque le Carbone est épuisé le même processus qu avec le premier cycle se reproduira mis à part que la température à atteindre est de plus de 600 10 6 K ; Le Carbonne 12 donnera du 23 NA + 1 H et du 20 N + 4 H Notre Soleil par exemple ne pourra atteindre que le troisième cycle avant d exploser. Car c est une étoile de troisième génération. D autres étoiles évoluent beaucoup plus loin dans les cycles car beaucoup plus grosse. Le cycle ultime étant le sixième cycle 32 Sc 56 Fe Le fer ayant la masse par nucléon la plus faible. (v dia). La théorie de la nucléosynthèse stellaire. Cette théorie explique l origine et les abondances relatives des éléments de l univers. Pour cela on établit une courbe +/_ universelle d abondance des éléments chimiques et de leurs isotopes dans le système solaire. D après cette courbe, on remarque que : 1. Les éléments les plus abondants sont ceux fabriqués par les cycles de combustion successifs 2. Les éléments plus lourds que le fer ne fusionnent pas mais fissionnent 3. Certains éléments sont peu représentés car ils parassent très peu stable en raison de leur rayon cosmique. (Be, B) 4. De manière générale, les éléments ayant un nombre d électrons pairs sont plus satbles que les éléments impairs. Petite synthèse des différentes étapes de la vie d une étoile : le soleil. 1 ère étape : L hydrogène se transforme en hélium pendant +/_ 10.10 9 ans. A la fin de la combustion, le cœur de l étoile se contracte et parallèlement l enveloppe s étend et gonfle. Ainsi, les gaz de surface se refroidissent et la lumière émise est rouge. Sa taille vaut la distance Soleil/Mercure. C est une géante rouge. 2 ème étape : Le flash de l Hélium : l hélium commence à être consommé dans le cœur, il ne reste plus que du carbone et de l oxygène. Le cœur s effondre et parallèlement l enveloppe s étant et se gonfle encore. La taille de l étoile vaux la distance Soleil/mars. L étoile est devenue une géante asymptotique. Cependant son enveloppe est tellement instable que l étoile explose. C est une nébuleuse planétaire. 9
3 ème étape : Après l explosion il ne reste plus au centre qu un cadavre stellaire composé de carbone et d oxigène à des températures trop faibles pour déclencher leur combustion c est une naine blanche. Cet objet stellaire est très dense : 1 tonne par cm 3. Les atomes sont empilés les uns sur les autres et les orbitales électroniques sont rompues, les électrons dérivent librement dans la matière. Le rayon d une naine blanche vaut 10. 000 km ( +/_ le rayon terrestre). Petit à petit la naine blanche va refroidir car elle conduit bien l électricité et la chaleur. A terme elle deviendra une naine noire. Les étoiles de 25 X la masse du soleil. La vie de ces étoiles commence comme celles du soleil à part que c est 6 couches d Hydrogène qui seront consumées. Ces 6 couches valent la grosseur du soleil. Les étapes sont les mêmes que celles du soleil mais durent moins longtemps car elles brûlent 60 X plus vites les combustions vont au-delà de celles observées pour le soleil jusqu à la combustion du silicium en fer ( étape ultime) Au fur et à mesure qu elles se déroulent, ces étapes vont de plus en plus vite, la combustion du silicium se fait en un jour. Comme le fer n est pas fusionnelle, il y a explosion du centre de l étoile par effondrement de son cœur qui se transforme en étoile à neutron. (Empilement de neutrons les uns sur les autres) Cependant l effondrement de l étoile sur elle-même se fait à des vitesses différentes : alors que le cœur s est déjà transformé en étoile à neutrons, la matière proche du cœur tombe encore et ensuite rebondit sur l étoile à neutrons alors que la matière périphérique s effondre seulement ce qui entraîne une explosion, c est une supernova. Si la masse est encore plus dense, que celle de l étoile à neutrons, au centre de l étoile, un trou noir se forme. Dans le voisinage terrestre les supernovae sont rares. L une des candidates à la supernova dans notre hémisphère est l étoile d étacarinae. Cette étoile a déjà éjecté 2 lobes de matière il y a 150 ans à la vitesse de 700 Km /s. NB Tous les produits de combustions sont donc expulsés à la fin de la vie d une étoile ( nucléosynthèse) et peuvent donc servir de base aux nouvelles étoiles. L univers opéré un recyclage des éléments. Les Pulsars. Certaines étoiles à neutron émettent des pulsations radio et lumineuses. La période de pulsation vaut 33, 2 à 1 milliseconde. Ces objets ne peuvent être plus grands que 300 Km. Si 2 phénomènes se déroulent à l antipode l un de l autre on observe ces phénomènes avec un décalage dans le temps égal à celui de la vitesse de la lumière.. Donc si le rayon d un pulsar vent plus de 150 Km cela voudra dire que sa vitesse de rotation vaut 1/8 de la vitesse de la lumière. Ce qui est impossible. Si la période de rotation d un pulsar est de 1 milliseconde, sa vitesse de rotation vaut 1/8 de la vitesse de la lumière. Les pulsations radio et lumineuses sont dues à l axe magnétique des ces étoiles à neutron. Cet axe émet des ondes radio et lumineuses dans le plan d un cône. Si la Terre passe dans ce cône, les pulsations sont visibles. Généralement ces pulsations s arrêtent après 10.10 7 années car celles-ci induisent une perte d énergie due à l émission de lumière. Ceci implique un ralentissement de la vitesse de rotation. et une diminution de l intensité du champ magnétique. Les trous noirs. 10
Si la masse d une étoile super géante est telle que la densité lors de l effondrement du cœur est supérieure à celle du neutron, la compression du se poursuite au-delà de la matière nucléaire. Les neutrons sont brisés et transformés en soupe de quarks. Le rayon d un tel objet est donc inférieur à celui d une étoile à neutron de même masse. La densité est énorme et supérieure à celle du neutron. Rien n arrête la densité d un tel objet et la lumière elle-même ne peut s en échapper. Cela signifie que pour sortir d un trou noir, il faudrait une vitesse de libération supérieure à celle de la lumière. Les trous noirs sont détectés via le rayonnement X généré par la matière spiralant autour du trou noir. Il existe aussi des trous noirs super massifs au centre des galaxies. Leur formation est encore très peu connue mais est différente de celles des trous noirs stellaires. Ces trous noirs ne sont visibles que par les perturbations qu ils provoquent : - rayonnement radio-intense - orbites stellaires très rapides observées autour du centre galactique - sursauts de lumière causés par les gaz qui y tombent et qui s échauffent Remarque : les séquences de masse. Une masse plus élevée induit plus de lumière donc plus de fusion de l Hydrogène. Donc, une étoile massive vit moins longtemps qu une étoile = au Soleil car elle consume son Hydrogène 60 X plus vite, sa vie est ainsi plus courte. STU :9/03 La formation des étoiles. I. La matière interstellaire. Il y a 2 grandes classes : - les gaz - les poussières Les gaz. Il y a trois groupes régions principales : - les nuages moléculaires - les régions d hydrogène ionisé ( H1), visible seulement à? - les régions d hydrogène neutre (H2). Les régions les plus sombres de la voie lactée correspondent à la présence de nuage de poussières ou de gaz. Ceux-ci sont relativement massifs et d une grande taille. Cependant leur densité est faible. Les régions rougeâtres sont des régions d hydrogène ionisé ne sont visibles qu en utilisant des filtres de différente longueur. La vision du ciel peut donc être 11
différente en fonction des longueurs d onde que l on filtre. Les nuages d hydrogène neutre sont nombreux dans notre galaxie, cependant ils ne sont visibles qu à une certaine longueur d onde ou via les ondes radio qu ils émettent. L exemple des 2 nuages de Magellan nous montre que ces nuages dépassent les limites des galaxies, ils constituent de véritables ponts de matière entre les 2 nuages. Ces nuages tracent les bras et la structure des galaxies. Néanmoins leur densité est plus grande que les nuages de H1. Remarque. Certains trous dans la galaxie correspondent à des nuages de poussière/gaz et où seule une poussière préférentielle passe. Ceci est comparable au phénomène qui fait que le Soleil est bleu. Le Soleil nous envoie toutes sortes de rayonnement. Ceux-ci rentrent en interaction avec la matière de l atmosphère. Le passage dans l atmosphère se fait d autant plus facilement que la longueur d onde correspond au bleu. Le bleu est la couleur dominante. Les nuages moléculaires. Ils sont détectables par le fait que : - ils rougissent les étoiles proches - aux ondes radio que les molécules émettent Ces nuages sont parfois composés de molécules organiques. Cependant on n y a pas encore détecté d acides aminés. Néanmoins on a trouvé des acides aminés dans des météorites venant de ces nuages. Relation entre nuage moléculaire et formation des étoiles. ( p 288) L amas d étoiles jaune ( ou bleu) a nettoyé son environnement via la présence des radiations que ces étoiles émettent. Si la dissipation du nuage se faisait lentement il y a formation de planète. ( voir dia). Sur cette dia on peut distinguer des matières en direction de l amas d étoiles. Cette colonne est composée d un globule qui protège le nuage contre l érosion des radiations. Ce globule est une étoile en formation. La formation de nouvelles étoiles commence par la fragmentation et la compression d un nuage de gaz poussière sous l effet d onde de choc associée aux supernovae, ce genre de globule se trouve toujours au sommet de colonnes faisant plusieurs centaines de masses solaires. La formation d étoiles se fait toujours en périphérie des nuages moléculaires. Celui-ci sera petit à petit consumé via l explosion des étoiles de première génération. Et ainsi de suite. Autre manière de fabriquer les étoiles. I. Le choc intergalactique : Lors d une collision entre 2 galaxies, les nuages moléculaires sont compressés. Il y a donc formation d étoile. 12
II. Les bras spiraux : Pour expliquer cette sorte de formation d étoile, il faut comprendre le phénomène d onde de densité. On peut comparer les bandes de densité à la vitesse moyenne de bandes de voitures sur l autoroute. Lorsqu une voiture change de bande, elle doit adapter sa vitesse à celle de l autre bande. Elle doit donc freiner ou accélérer. Lorsqu un nuage passe d une bande de densité à une autre des compressions se produisent et il y a donc formation d étoile. La nébuleuse d ORION, nuage formateur d étoiles. Si l on observe le centre de la nébuleuse via des photos, l une à la lumière visible et l autre visible et infrarouge, on peut distinguer des corps plus froids ( 1000 k). Ce sont des étoiles en train de naître, les photos-étoiles. A celles-ci on peut associer de la matière attirée par la gravitation de ces dernières. Seulement toute cette matière ne peut être intégrée. Il y a donc rejet et onde de choc. Ces jets de matière sont appelés jet d ABO GARO. Les planètes, sous-produit naturel de la formation des étoiles Dans certains cas, il reste un reliquat de matière après la formation des étoiles, ce sont les disques protoplanétaires. Ils sont comparables aux jets d Abo Garo mais moins énergétiques. Ce genre d objet a +/_ 10 9 années et c est de ceux-ci que peuvent naître les planètes.. STU 22/03 Chapitre 4 Formation et structure des planètes La formation des planètes. La formation des planètes est une véritable course contre la montre car il faut que les planètes se soient formées avant la disparition du nuage protoplanétaire. Celles-ci se forment grâce à la différence de température qu il y a entre le centre et la périphérie du nuage. En effet, plus on s éloigne du centre plus la température diminue. Les planètes géantes Celles-ci se forment à partie de 5 UA du centre. A cette distance, la température est de 160 K. Des nouveaux de condensation d eau et de neige (glace) se forment et grandissent rapidement. Lorsque ces noyaux sont suffisamment gros, ils attirent les gaz par gravitation. La planète géante se forme rapidement. La taille de la planète géante dépend de l écart avec le centre, plus elle est éloignée, plus elle est petite. NB : un transfert de moment angulaire de la planète vers le disque peut conduire à la migration de la planète vers l étoile. Les planètes telluriques. Ces planètes se forment plus près du centre du soleil à partir de poussières et de petits cailloux, les nuages de condensation sont donc moins gros, ils ne peuvent attirer du gaz par 13
gravitation, ces planètes ne peuvent se former qu à partir de cailloux, elles ne deviennent pas des super masses et n ont pas d enveloppe gazeuse. Conclusion : les planètes ne sont q un sous-produit de la formation des étoiles. Type d objet dans notre système solaire et leur constitution. Il y a trois principaux types d objets «planétaires» dans notre système solaire : I. Les planètes telluriques : celles-ci sont un cœur constitué de métaux denses. Ce cœur de métaux est entouré d une enveloppe de roche silicatée. Ces planètes sont caractérisées par une densité élevée. Masse volumique moyenne : 3,30 5,5 g/cm 3 II. III. Les planètes géantes joviennes : celles-ci sont constituées d un cœur de roche et de métaux. Ces deux ensembles sont recouverts d une couche de glace et ensuite d une couche d éléments légers hydrogène ou hélium. Ces planètes se caractérisent par une faible densité. Masse volumique moyenne ~ 0,7 à 1,8 g/cm 3 Les objets galiléens : ce sont des corps satélites des planètes géantes. Ces objets sont intermédiaires entre les deux autres : cœur de roche et métaux recouverts d une couche de glace, densité moyenne. Sur ce satellite on peut constater des rides causées par un impact météoritique et la glace fraîche, blanche exposée suite à un autre impact. Les atmosphères des divers objets Nom Pression Composition de l atmosphère Venus 90 bars CO 2 96 % en masse, N 2 3,5 %, H 2 SO 2 trace 0,5 % Terre 1,013 bar N 2 78,17 % en masse CO 2 9,6 % en masse O 2 21 % Al 0,93 % CO 2 0,037 % Mars 0,002 bar CO 2 95 % N 2 3 % en masse O 2 trace H 2 O, CO 2 nuages Titan 1,5 bar 90 % azote 10% CH 4 Remarque : I. La faible pression qui existe sur Mars explique pourquoi son atmosphère à presque disparu. II. L énorme pression de l atmosphère de Vénus est due à une très forte densité de gaz. 14
III. Dans certains cas, l atmosphère d une planète est due à un dégagement gazeux et non à l attirance de certains gaz lors de sa formation : ex Titan dont l atmosphère est due à des geysers. Température d une atmosphère planétaire. Pour comprendre la température d une atmosphère planétaire il faut prendre l exemple suivant : Soit une étoile de luminosité L située à une distance en UA d une planète. Cette luminosité se répartit sur une sphère d aire 4 Π R². La planète en réfléchit une fraction A(= albédo). Donc, la luminosité absorbée par unité de surface de l atmosphère de la planète faisant face à l étoile est de L (1-A) / 4 Π D². Toutes les parties de l atmosphère de la planète ne font pas directement face à l étoile, l ensemble de la surface planétaire intercepte la même quantité de lumière qu un disque d aire Π r² la luminosité totale absorbée par la planète vaut Π r² L (1-A)/4 Π ² Dans la situation stationnaire où la température de l atmosphère est constante, il y a équilibre entre la quantité d énergie absorbée et celle réémise dans l espace sous forme de radiation d un corps noir, soit la température à laquelle cet équilibre est réalisé. Par unité de surface, un corps noir émet une puissance lumineuse σ Teq 4. Puisque toute la surface 4 R² et l étoile contribue à rayonner l énergie vers l espace, la luminosité totale de la planète vaut donc 4 Π r² σ Teq 4 En égalant l énergie absorbée et celle réémise on obtient Tr²L(1-A) 4Π ² = 4 Πr²σTeq 4 Teq ( 1-A)L ) 1/4 ( 16 T ²σ ) Ex : pour la terre TEQ = 280((1-0,35) 1/4 ) = - 22 C 1 La raison de cette discordance est due au fait qu on néglige l effet de serre. L effet de serre. La terre ne reçoit les rayonnements solaire qu elle absorbe et remet sous forme d infrarouge ( = chaleur).cette chaleur ne peut ressortir de l atmosphère à cause de certains gaz notamment le CO 2 augmentation de la température. Au plus il y a de gaz à effet de serre au plus la chaleur émise reste bloquée. L effet de serre est donc nécessaire au développement de la vie mais pas trop. Rétention d une atmosphère. ( voir dia ) Effet de marée. Définition : conséquence de l attraction différentielle exercée par un corps céleste ( lune ou soleil) sur les différentes parties d un autre objet (terre). 15
Explication : sous l attraction lunaire, toutes les parties de la terre ne subissent pas la même attraction. (voir dia) Le boulets A : celui-ci tombe avance sur la terre par rapport au centre de la terre bosse A. Le bourles B : à l inverse celui-ci tombe en retard par rapport au centre de la terre car il est situé plus loin bosse B. L élévation des eaux est due à un effet différent entre marée océanique et marée continentale ( voir dia pour le calcul) Il existe aussi des marées solaires mais celles-ci ont des effets plus faibles dus à une plus grande distance. Néanmoins, l alignement soleil/lune occasionne des marées plus fortes que la normale. Effets des marées - le ralentissement de la rotation terrestre : En réalité, les bourles ne sont pas dans l axe de la lune car l eau met un certain temps à réagir à l attraction, ce retard entraîne une force contre la rotation terrestre qui ralentit C est ce qui s est déjà passé avec la lune car les marées causées par la terre y sont plus efficaces la lune présente toujours la même face. A terme, la rotation terrestre sera égale à la lunaison la lune occupera toujours le même point dans le ciel terrestre. - l éloignement de la lune : ceci est du à la conservation du moment angulaire su système terre/lune ( rotation + orbite). : o h rotation terre + h orbite lune + h rotation lune = constante o Si h rotation terre diminue l orbite lune augmente éloignement. Pour comprendre au peut se référer à la seconde loi de Kepler qui est une expression du moment angulaire orbital. ( voir dia) - précision des équinoxes : les forces de marée constituent un couple de forces qui agissent sur la terre en rotation et qui tendent à ramener le plan de l équateur au plan de l écliptique. Cependant la terre tourne, donc l effet de forces fait tourner la terre autour du pôle de l écliptique ( comme une toupie) - ex : une roue de vélo suspendue à une corde si elle n est pas en rotation, son axe est le même que la corde suspendue. Si elle est en rotation, elle tourne autour de cet axe d écliptique - volcanisme sur Io, le satellite le plus proche de Jupiter : les importantes forces de marée à la proximité de Jupiter et les perturbations des autres satellites jupitériens empêchent d atteindre la synchronisation permanente avec jupiter. De plus suite à ces effets de marée, l Intérieur d IO est constamment perturbé - limite de Roche, rupture de satellite et formation des anneaux : Rappel, il existe des différences d attraction entre deux points d un satellite attiré par une planète, les deux bosses de marée de la terre par exemple. Si l attraction subie par le satellite est énorme comme dans le cas d une planète géante, la différence d attraction est gigantesque entre deux points situés aux antipodes l un de l autre du corps. Si le satellite est situé à une distance suffisamment proche de la planète géante, la cohésion des roches de ce dernier sera moins forte que la différence d attraction entre les deux points, c est la limite de roche. Le satellite va alors se fendre en morceaux( pour les calculs, voir dia.) C est ainsi que se sont créés les anneaux de caractéristiques de Saturne et de toutes les planètes géantes. 16
NB : le fonctionnement d un satellite n est valable que pour les gros objets. Les petits satellites ou les météores n ont pas une cohésion qui est dominée par la gravitation. De plus on ne sait pas si les anneaux créés sont éphémères ou primordiaux. Cours manquant :il sera rajouté d ici peut. 17
STU 20/04 Chapitre 5 Sommes-nous seuls? La formule de Drake ou comment fractionner notre ignorance. Cette formule développée en 1971 tend à estimer le nombre de civilisations ayant développé une technologie électromagnétique actuellement présente dans notre galaxie. Ceci en fonction de trois facteurs : astronomique, biologique et sociologique. Formule : R f P n e. f v. f i. f c L = N Le facteur astronomique : R f P n e Signification de la formule R : rythme annuel moyen de formation d étoiles dans la galaxie f p : fraction des étoiles de la galaxie abritant un système planétaire ( au moins 10 à 20 % pour les étoiles de type solaire) n e : nombre moyen de planètes par système NB : c est le domaine dans lequel nous sommes les plus avancés. Le facteur biologique : f v. f i Signification de la formule f v : fraction des planètes abritant la vie f i : fraction des planètes abritant la vie où l intelligence s est développée Le facteur sociologique :. f c L Signification de la formule f c : fraction des planètes abritant une vie intelligence ayant développé des moyens de télécommunication électromagnétique L : durée durant laquelle ces civilisations restent détectables L à 100 ans pour l humanité. Exemple d application 18
Sur une ligne du temps, on place via un trait noir la durée de vie d une étoile de type solaire. Durant la durée de cette vie va se développer une planète capable d accueillir une vie qui deviendra intelligente et développera une technologie électromagnétique.(voir dia.). Méthode de détection des exo planètes : détermination de f p Ces méthodes servent à déterminer le terme f p de l équation. Déjà en 1600 B. Bruma prédit l existence de planètes extrasolaires. Cependant leur détection était rendue difficile en raison des différences de contraste entre la lumière émise par la planète et son étoile. Nous sommes en quelque sorte éblouis par la lumière de l étoile de sorte que nous ne voyons pas la planète. De plus la séparation angulaire corse un peu plus la difficulté. En effet, en raison de la distance l écartement de l angle formé par deux rayons lumineux venant de l étoile et de la planète est minime. Ex : a la distance de 206265UA : l écartement d UA ( distance terre-soleil ) entre la planète et son étoile apparaît sous un angle 1. Enfin, les turbulences atmosphériques perturbent l observation au sol. On comprend dès lors pourquoi les exo planètes sont restées indétectables. Méthode de détection I : l interférométrie infrarouge annulante. Cette méthode effectuée dans l espace atténue voire fait disparaître les trois problèmes. Principe : en fonction des longueurs d onde que l on décide de capter celles-ci peuvent être en opposition de phase pour l étoile mais pas pour l objet que l on désire observer. Cela permet d atténuer la visibilité d une étoile au profit d une planète. De plus ce système permet de calculer la distance astre/planète et de détecter le rayonnement moléculaire et donc la présence de tel ou tel type de gaz ; Méthode de détection II : méthode de transit. Lorsque la planète passe devant son étoile l éclat de celle-ci baisse. Par calcul, de la différence de lumière avant et pendant on connait le rayon de la planète ( calcul voir dia). Ceci implique qu on peut connaître la masse de l objet grâce à la troisième loi de Kepler, on peut donc ainsi connaître la densité et déterminer le type de planète. Seule méthode permettant l observation de planètes telluriques. Méthode de détection III : micro-lentille gravitationnelle. La relativité générale nous apprend qu un objet peut courber la trame de l espace temps pour augmenter sa luminosité. Si un système solaire passe devant une ligne de visée entre la terre et une étoile observée, il y a déformation de l espace-temps et donc une augmentation de la luminosité sur le système solaire. Ce qui expliquerait pourquoi les étoiles ayant un système planétaire ou une métallicité ( = contenu en métaux) supérieure à la moyenne des étoiles de même type sans système planétaire. L étoile serait enrichie en éléments lourds par l accrétion des planètes sur celleci2. 19
Néanmoins, on pourrait ainsi dire qu un environnement riche en éléments lourds favorise la formation des planètes. On remarque également que ces éléments lourds attirent O 2 H 2 O et peut-être la vie. Enfin on a observé qu il y avait une très forte similitude entre les propriétés orbitales des planètes et celle des compagnons stellaires. Cependant ces deux objets n ont pas le même processus de formation : - les planètes se forment par agrégation - les étoiles ou compagnons stellaires se forment par contraction, de plus étoile et planètes se distinguent par leur masse. Les conditions propices au développement de la vie : détermination de f v. Pour accueillir une vie de type terrestre, il faut : 1. Une étoile de type solaire : ce genre d étoile est le plus favorable - Si l étoile est plus froide, l exosphère risque d être trop proche de l astre, trop de radiations de la couronne et des protubérances. - Si l étoile est plus chaude, sa durée de vie est trop courte pour que la vi se se développe. 2. La position du système planétaire et de la planète accueillant la vie. - Le système solaire occupe une position privilégiée dans la galaxie car aucune des étoiles voisines ne perturbe le nuage de Oort. Si tel était le cas, le système solaire subirait régulièrement des pluies de météorites et de comètes. Il faut donc que le système planétaire occupe une position particulière dans la galaxie - Les planètes accueillant la vie ne peuvent occuper n importe quelle position. a. Il doit être à une distance où l apparition d eau liquide doit être possible, sa température à la surface doit donc être comprise entre O et 100 C. b. Elle doit être protégée des chutes météoriques par d autres planètes ou ses satellites. Ex : Jupiter à cause de sa masse attire un grand nombre d objets vers elle, cette planète joue le rôle de bouclier terrestre et permet de diminuer le nombre d impacts terre/astéroïdes. La lune et mars jouent aussi ce rôle mais secondairement. NB : Les impacts météoriques jouent un rôle biologique important, la fin des dinosaures suite à l impact du Yucatan à la transition crétacé/ tertiaire, il y a 65 millions d années en constitue un exemple. c. Elle doit posséder un ou plusieurs satellites suffisamment gros pour stabiliser l axe de rotation de la planète (cfr les marées) Ex : mars qui ne possèdant pas de satellite aussi gros que la lune a changé plusieurs fois d axe de rotation. a- t-il de l eau liquide ailleurs que dans le système solaire? 20
Plutôt que d aller rechercher la vie aux confins de l univers, on peut envisager de détecter la vie dans notre système solaire. Pour cela il faut essayer de répondre à la question du titre. 1. Le cas de Mars : nous savons aujourd hui que mars possède deux calottes polaires composées de glace d eau et de glace carbonique. La surface de Mars peut faire penser à des traces d ancien canyons ce qui signifie qu il y a eu de l eau liquide en masse sur Mars prouvée par ces formes d érosion. Cela veut également dire que l atmosphère de Mars était beaucoup plus ténue, l effet de serre était plus important et la température plus clémente de sorte que l eau liquide se forme. la pression atmosphérique était donc plus grande et l eau ne s évaporait pas. Seulement mars est une plus petite planète et elle n a pu retenir son atmosphère. Enfin la chute de météorites a mis en évidence que l eau liquide apparaissait après le choc, il y a donc de l eau liquide et glacée sous le sol. Y-a- t-il de la vie sur Mars? Afin de répondre à cette question, deux expériences furent réalisées avec les sondes Viking 1 et 2. La première expérience visait à rechercher des molécules organiques. La réponse est qu il n y en a pas, il y a seulement de l eau et du CO 2. La seconde expérience visait à rechercher des traces de métabolisme. La réponse du test est positive mais l interprétation est sujette à caution, les recherches ne tiennent pas compte de réactions chimiques pouvant se produire. 2. Le cas d Europe : ce satellite de Jupiter est recouvert de glace. Des impacts météoriques montre l effusion d eau liquide il à peut être de l eau liquide sous la glace. La théorie de la panspermie STU 27/04 Certains scientifiques pensent que la vie n est pas d origine terrestre mais provient d astéroïdes tombés sur Terre. Ils appuient leurs dires par la découverte d acides aminés dans les astéroïdes (Murckison-Australie-1969) avec un excès énantiomérique possibilité de glycine dans le milieu interstellaire. Si ces acides aminés sont présents dans le météore, ils sont ailleurs dans l Univers. Enfin sur Terre on ne trouve qu un seul type de construction de molécule et d acide aminé et pas son équivalent miroir. elle-ci serait due à la photolyse asymétrique dans le milieu interstellaire. 21
Les conditions propice au d développement d une intelligence (le terme F I de la formule de Drake). Les recherches au niveau de ce domaine sont quasi nulles. Néanmoins Fermi s est livré à un calcul de probabilité. Si il y a 100 milliards d étoiles dans notre galaxie mille d entre elles pourraient accueillir des systèmes planétaires où la vie pourrait se développer. Avec notre vitesse de développement actuelle, l humanité, si elle ne s est pas autodétruite, aura coloniser la galaxie dans 1000 ans. On peut se poser la question : Pourquoi les autres formes de vie ne l ont pas fait? existe-t-elle? Les OVNI : ils sont là! L idée des OVNI est un périlleux équilibre entre crédulité, ouverture d esprit et esprit critique. Au cours des siècles, certains phénomènes sont restés inexpliqués en fonction des connaissances scientifiques de l observateur. Aujourd hui encore certains phénomènes (5%) restes inexpliqués comme l atteste le rapport lancetta rédigé par le haut dignitaire militaire français la question reste ouverte. Mais attention : les OVNIS ne sont pas nécessairement d origine extraterrestre. Plusieurs hypothèses peuvent être réalisées concernant la vie extraterrestre : a) Ils sont là mais nous évitent. La Terre serait une réserve naturelle protégée, à l écart des visites d ET. Cette hypothèse fait l analogie avec le cas des Indiens d Amérique perturbés socialement et décimés par l arrivée des occidentaux. b) Ils ont disparus par autodestruction nucléaire. c) Ils méditent et ne voyagent pas comme certains ermites orientaux. Méthode de détection d une éventuelle vie extraterrestre intelligente via le captage de microondes. Depuis le développement des ondes radars durant la II ème Guerre Mondiale, on a découvert que ni l espace ni l atmosphère n influençaient sur les microsondes. Depuis lors on recherche des positions et des fréquences venant de l espace. De plus au de les microsonde ne sont plus d origine naturel. Donc si une on capte une microsonde au delà de cette fréquence cela signifie que celle-ci est d origine extraterrestre. Chapitre 6 : Le monde de galaxies Notre galaxie, la voie lactée Anatomie Galilée (1610) fut le premier à comprendre grâce à l utilisation du télescope la véritable nature de la bande laiteuse qui traverse le ciel : la Voie Lactée, était ensemble de millions d étoiles trop lointaine et trop faible pour être perçue à l œil nu. Cette bande dans le ciel pourrait être beaucoup plus grande ou le ciel pourrait être beaucoup plus étoilé. Seulement les nuages de poussière obstrue la lumière visible émie par les étoiles des régions éloignées du Soleil. Cependant la lumière infrarouge est plus absorbées pas ces nuages l observation 22
dans le domaine infrarouge permet de sonder la Galaxie sur de très grandes distances. Les photos infrarouges ont permis de reconstituer une vision entière de la Galaxie. Notre Galaxie est une galaxie en spiral. Notre soleil est situé à mi chemin entre le centre galactique (bulle) et la périphérie. De plus il est situé dans l axe central de la galaxie. Nous savons que notre galaxie est en spiral via l observation des nuages d hydrogène ionisé (voir cours précédent) et les étoiles bleues. L origine des bras spiraux Le soleil a une orbite quasi-circulaire pas rapport au centre galactique. Sa vitesse est de 220 km/s une révolution en 220 millions d années depuis sa naissance, il a fait 23 fois le tour du centre. On a remarqué que les étoiles plus proche du centre mettait moins le temps à accomplir un tour Première hypothèse : les bras spiraux sont peut-être attribuable à la rotation différentielle des étoiles dans la Galaxie. Cependant des simulations ont montré que le dessin obtenu via cette hypothèse n était pas similaire (voir dia) HYPOTHESE FAUSSE La différence entre les bras spiraux et le reste de la galaxie est due à la présence de traceurs : étoiles blanches et bleues très lumineuses et chaudes. Or on n a vu que ce genre d étoile avait une durée de vie courte (10 ou 100 millions d ans) Deuxième hypothèse : les bras spiraux serait des phénomènes éphémères. Une troisième hypothèse serait de dire que les bras spiraux peuvent être considérés comme des traceurs sans cesse renouveler via des ondes d excitation se déplaçant dans le disque galactique. Voir analogie avec l embouteillage vue précédemment. Les compressions due à l onde de densité (= d excitation) fait comprimer les nuages de gaz qui s effondrent et forment des étoiles. Les étoiles bleues ainsi créées rendent l onde de densité visible quand ces étoiles arrivent en fin de vie. La région du disque anciennement compressé retrouve alors une luminosité. Alors que l onde de densité qui a créé les étoiles bleues se propage plus loin. Les populations d étoiles et les diverses composantes de la galaxie. Le disque : 90 % de la matière visible de la galaxie. Celui-ci a un diamètre de 100.000 a-l et une épaisseur de ~ 2000 a-l. Le soleil est situé à 20.0000 a-l du centre et 50 a-l au dessus du plan. Le disque est composé d étoiles jaunes et modérément visibles de gaz et de poussières. Le bulbe : 5 % de la matière visible ; Le bulbe est une sphère d un diamètre de 100.000 a-l Il est composé d étoiles très vieilles et d amas globulaires. Amas globulaire : nés en même temps que la galaxie, ils sont composés de 10 millions d étoiles vieilles et sont gravitationnellement liés à la galaxie. L orbite de ces amas globulaire est orientée au hasard par rapport au disque galactique. Les populations stellaires : on peut classer les étoiles en fonction de leurs propriétés cinématique, leur composition chimique, (contenu plus lourd que l hélium = métallicité) et la distribution spatiale. Population I : le disque galactique toutes les étoiles orbitent dans le disque, elles sont jaunes et modérément vieilles et ont une métallicité entre 0,1 et 1 fois le soleil. 23