Unités de mesure en astrophysique et glossaire des termes

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Unités de mesure en astrophysique et glossaire des termes

Message par Admin le Mar 12 Juil - 2:28

L’astronomie utilise diverses unités de longueur très spécifiques, qui sont différentes du système métrique habituel (kilomètre, mètre, etc.).
La raison est l’extraordinaire étendue de l’Univers, qui rend difficile la lecture de grandes distances en kilomètres.
Par exemple, l’étoile la plus proche du Soleil (Proxima du Centaure) est située à 40 607 812 000 000 km de nous. Un nombre pas facile à lire !

On utilise donc principalement trois unités de longueur en astronomie, le parsec (pc), l’année-lumière (al) ou encore l’unité astronomique (ua).

Le parsec

Un parsec vaut 30 856 775 800 000 km (30, 856 x 1012 km). C’est l’unité la plus utilisée par les astronomes. Il est une variante de l’unité astronomique (elle est calculée d’après celle-ci). Pour les grandes distances, on utilise aussi le kiloparsec, symbolisé par kpc (un kpc vaut mille pc).
Le diamètre de notre galaxie est de 25 kpc (vingt-cinq mille parsecs).

L’année-lumière

Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en un an. C’est donc bien une unité de longueur et non une unité de temps. Même si cette unité est moins pratique pour les astronomes, elle est plus parlante pour nous. Proxima du Centaure est éloignée de 4, 28 années-lumière de notre planète, c’est-à-dire qu’il faut un peu plus de quatre ans pour que la lumière de cette étoile vienne jusqu’à nous.
Une année-lumière fait 9 460 528 000 000 km (la lumière effectue presque 300 000 kilomètres par seconde).

L’unité astronomique

Cette unité est utilisée principalement pour définir la distance entre les planètes et leur étoile. Elle est basée sur la distance entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. On l'abrège souvent en "ua".
La distance entre la Terre et le Soleil est donc une unité astronomique.
Par comparaison, Jupiter est située à 5, 2 ua du Soleil, c’est-à-dire cinq fois plus loin que la Terre.

Conversion

Les valeurs ont été arrondies à trois chiffres significatifs.
Le tableau se lit par exemple : 1 parsec vaut 3, 26 années-lumière ; et une année-lumière vaut 0, 307 parsec (donc le parsec est une unité plus grande que l’année-lumière).
parsecAnnée-lumièreUnité astronomiqueMètre
13, 26206 00030 800 000 000 000 000
ou 3, 08×1016
0, 307163 0009 460 000 000 000 000
ou 9, 46×1015
0, 00000485
ou 4, 85×10-6
0, 0000158
ou 1, 58×10-5
1150 000 000 000
ou 1, 50×1011
0, 000 000 000 000 000 032 4
ou 3, 24×10-17
0, 000 000 000 000 000 106
ou 1, 06×10-16
0, 000 000 000 006 68
ou 6, 68×10-12
1




Ordres de grandeur de distances mesurées en années lumière :
Pour vous faire une idée, notez ceci :
Vitesse de la lumière = 299 792 458 m/s

Distance Terre - Lune = 384 400 km (moyenne)
Le temps mis par la lumière pour parcourir la distance Terre - Lune est d'environ 1.3 secondes

Distance  Terre - Soleil = 149, 6 Mkm (millions de kilomètres)
Le temps mis par la lumière pour parcourir la distance Terre - Soleil est d'environ 500 secondes soit 8 minutes et 33 secondes

Âge de l'Univers:  13,799 ~ 0,021 milliards d'années

Formation du Système solaire :        4,5 milliards d'années

Apparition d'organismes vivants: > 2,7 milliards d'années

Naissance des étoiles 200 millions d'années après le bigbang.


Autres ordres de grandeurs utiles :

Vitesse de la lumière dans le vide c = 299 792 458 mètres par seconde.

Année tropique (d'équinoxe à équinoxe) = 31 556 925,2 secondes.
(intervalle de temps, sur Terre, pour que le Soleil retourne à la même position dans le cycle des saisons.)
Année sidérale (d'étoile fixe à étoile fixe) = 31 558 149,8 secondes.
En astronomie, une année sidérale est une unité de temps correspondant à la durée nécessaire pour que le Soleil retrouve la même position par rapport aux étoiles fixes sur la sphère céleste, observée depuis le même lieu sur la Terre. Alternativement, il s'agit de l'intervalle de temps pour que la Terre effectue une révolution complète sur son orbite dans un référentiel fixe.
Jour sidéral moyen = 23 h 56 min 04,090 53 secondes.

Masse du Soleil : 1,988 44(30)×1030 kg

Rayon équatorial du Soleil : 696 100 km

Luminosité du Soleil : 384,6±0,8×1024 W

Masse de la Terre : 5,972 3(9)×1024 kg

Rayon équatorial moyen de la Terre : 6,378 140×106 m

Vitesse du Soleil autour du centre de la Voie lactée = 220 kilomètres par seconde

Distance du Soleil au centre galactique = 28 000 années-lumière.


CONSTANTE DE HUBBLE & EXPANSION DE L'UNIVERS
Constante de Hubble :
On sait que l'Univers est sûrement en expansion et qu'il s'est écoulé des milliards d'années depuis l'origine de l'Univers (big-bang). La formule de Hubble (H0) relie cette expansion à l'âge de l'univers. La constante de Hubble décrit le taux d'expansion de l'univers à un instant donné.
La constante de Hubble (H0) est le nom donné à la constante de proportionnalité existant aujourd'hui entre distance et vitesse de récession apparente des galaxies dans l'univers observable. Elle est donc reliée à la fameuse Loi de Hubble décrivant l'expansion de l'Univers. Son nom a été donné en l'honneur de l'astronome américain Edwin Hubble qui a été le premier à la mettre clairement en évidence en 1929 grâce à ses observations effectuées à l'observatoire du Mont Wilson.

Rappelez vous ceci : Elle donne le taux d'expansion actuel de l'univers.
Bien que dénommée « constante », ce paramètre cosmologique varie en fonction du temps. Il décrit donc le taux d'expansion de l'univers à un instant donné.
il est d'usage de l'exprimer en kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc ou km⋅s-1⋅Mpc-1), sous la forme suivante :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]  où     h   {\displaystyle h}  [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] est le taux d'expansion.

Les observations actuelles donnent une valeur tournant autour de 70 (km/s)/Mpc
Les méthodes de calcul actuelles convergent toutes vers une valeur autour de 73 (km/s)/Mpc pour la constante de Hubble.

En pratique cela donne ceci :
une galaxie située à 1 mégaparsec (environ 3,26 millions d'années-lumière) de l'observateur s'éloigne du fait de l'expansion de l'univers à une vitesse de 70 km/s.
Une galaxie située à 10 Mpc s'éloigne à une vitesse de 700 km/s, etc.

CONSTANTE DE HUBBLE : H0  = 73 km par seconde et par Mpc
Traduction: chaque seconde, un cube d'Univers de 1 mégaparsec (3,26 millions d'années-lumière) se dilate de 73 km
Valeurs revue à la baisse suite aux observations du satellite Planck lancé en 2009 et qui a cartographié le rayonnement fossile de l'Univers.



Expansion de l'Univers :

L'expansion de l'Univers est le nom du phénomène qui voit à grande échelle les objets composant l'univers (galaxies, amas, …) s'éloigner les uns des autres. Cet écartement mutuel, que l'on pourrait prendre pour un mouvement des galaxies dans l'espace, s'interprète en réalité par un gonflement de l'espace lui-même, les objets célestes étant de ce fait amenés à s'éloigner les uns des autres.
À plus petite échelle, l'expansion n'affecte pas la taille des galaxies elles-mêmes, la gravité « intérieure » ayant un effet prédominant.

Du point de vue observationnel, l'expansion se traduit par une augmentation de la longueur d'onde de la lumière émise par les galaxies : c'est le phénomène de décalage vers le rouge. Ce décalage n'est pas homologue à l'effet Doppler, qui est dû au déplacement à travers l'espace de l'objet observé ; il s'agit ici de l'expansion de l'espace lui-même. On parle de décalage spectral cosmologique.

La conséquence immédiate de l'expansion de l'Univers est que celui-ci était par le passé plus dense et donc plus chaud. Le concept du Big Bang, qui repose sur l'idée qu'une telle époque dense et chaude a effectivement existé, en découle naturellement et peut donc être considéré comme établi.

Manifestation de l'expansion de l'Univers : L'expansion de l'Univers se manifeste par l'observation d'une récession (éloignement) apparente des objets astrophysiques lointains. Si l'on ne peut pas détecter de déplacement de leur position ou leur taille apparente, car le phénomène d'éloignement est très lent à l'échelle humaine, on constate un décalage vers le rouge de leur spectre (c'est-à-dire de la lumière qu'ils émettent). Ce phénomène est mis en évidence par le fait que le spectre de ces objets possède des raies d'émission et d'absorption caractéristiques des éléments chimiques qui les composent, et dont la position dans le spectre est fixée. Il existe une relation de proportionnalité entre le taux d'augmentation de la distance des galaxies (ou pseudo-vitesse de récession) et cette distance elle-même, cette loi étant connue sous le nom de loi de Hubble, du nom de son découvreur, Edwin Hubble, en 1929.

Expansion de l'Univers, mais pas des objets astrophysiques : Contrairement à une idée parfois exprimée, l'expansion de l'Univers ne signifie pas que les objets astrophysiques voient leur taille varier : ce n'est que leur distance mutuelle qui varie au cours du temps, et ce uniquement pour des objets suffisamment éloignés. Si la dilatation de l'espace était identique à toute échelle, l'expansion de l'univers serait inobservable, puisque les instruments et moyens de mesure garderaient la même échelle relative aux distances mesurées.
Les forces nécessaires pour contrer le mouvement d'expansion à l'échelle d'un atome, d'une planète, d'une étoile, d'une galaxie, d'un amas de galaxies, sont suffisantes pour assurer la cohésion de ces objets.




Cet article est en cours de rédaction

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Re: Unités de mesure en astrophysique et glossaire des termes

Message par Line le Mar 12 Juil - 8:23

bonjour,
J'avais bien besoin d'un petit rappel sur les unités de mesures. Cette rubrique est vraiment formidable même pour les novices comme moi... Tu as eu une idée génial, contente de la voir naître.
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Question idiote

Message par Line le Dim 17 Juil - 16:25

Bonsoir

La Voie Lactée dans laquelle on vit fait partie de cet univers, donc nous sommes sensés "bouger" en même temps que l'expansion,

ce que l'on peut voir très loin par rapport au spectre rouge, très éloigné de nous,  gonfle et s'éloigne, mais nous, la Voie Lactée, si nous l'observions de très loin, aurions nous  aussi la même vision de l'expansion de l'Univers ?
Quand je lis des articles, j'ai l'impression que seule une partie de l'Univers est en expansion ,
N'est-il pas possible que l'Univers s'agrandisse comme un ballon que l'on gonfle.
Je sais c'est une image basique....
Merci
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Line

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