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19 : Distances célestes

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    Quelle est la taille de l'univers ? Quel est l'objet le plus éloigné que l'on puisse voir ? Ce sont là les questions les plus fondamentales que les astronomes peuvent se poser. Mais tout comme les bébés doivent ramper avant de pouvoir faire leurs premiers pas, nous devons également commencer par une question plus modeste : à quelle distance se trouvent les étoiles ? Et même cette question s'avère très difficile à répondre. Après tout, les étoiles ne sont que des points de lumière. Supposons que vous voyiez un point lumineux dans l'obscurité lorsque vous conduisez sur une route de campagne tard dans la nuit. Comment savoir s'il s'agit d'une luciole à proximité, d'une moto venant en sens inverse à une certaine distance ou du porche d'une maison bien plus loin sur la route ? Ce n'est pas si facile, n'est-ce pas ? Les astronomes se sont heurtés à un problème encore plus difficile lorsqu'ils ont essayé d'estimer la distance entre les étoiles.

    Dans ce chapitre, nous commençons par les définitions fondamentales des distances sur Terre, puis nous étendons notre portée vers les étoiles. Nous examinerons également les nouveaux satellites qui surveillent le ciel nocturne et discuterons des types particuliers d'étoiles qui peuvent être utilisés comme repères vers des galaxies lointaines.

    • 19.1 : Unités fondamentales de distance
      Les premières mesures de longueur étaient basées sur les dimensions humaines, mais aujourd'hui, nous utilisons des normes mondiales qui spécifient les longueurs en unités telles que le mètre. Les distances à l'intérieur du système solaire sont désormais déterminées en chronométrant le temps nécessaire aux signaux radar pour se déplacer de la Terre à la surface d'une planète ou d'un autre corps, puis en revenir.
    • 19.2 : Surveiller les étoiles
      Pour les étoiles relativement proches, nous pouvons « trianguler » les distances à partir d'une ligne de base créée par le mouvement annuel de la Terre autour du Soleil. La moitié du décalage de la position d'une étoile proche par rapport à des étoiles de fond très éloignées, observée de part et d'autre de l'orbite de la Terre, est appelée parallaxe de cette étoile et constitue une mesure de sa distance. Les mesures de parallaxe constituent un maillon fondamental de la chaîne des distances cosmiques.
    • 19.3 : Étoiles variables : une clé pour les distances cosmiques
      Les céphéides et les étoiles RR Lyrae sont deux types d'étoiles variables pulsantes. Les courbes de lumière de ces étoiles montrent que leur luminosité varie avec une période de répétition régulière. Les étoiles RR Lyrae peuvent être utilisées comme ampoules standard, et les variables des céphéides obéissent à une relation période-luminosité. La mesure de leurs périodes peut donc nous indiquer leurs luminosités. Ensuite, nous pouvons calculer leurs distances en comparant leurs luminosités à leur luminosité apparente, ce qui peut nous permettre de mesurer les distances jusqu'à ces étoiles jusqu'à
    • 19.4 : Les distances H-R et cosmiques
      Les étoiles ayant des températures identiques mais des pressions (et des diamètres) différents ont des spectres quelque peu différents. La classification spectrale peut donc être utilisée pour estimer la classe de luminosité d'une étoile ainsi que sa température. Par conséquent, un spectre peut nous permettre de déterminer avec précision où se trouve l'étoile sur un diagramme H—R et d'établir sa luminosité. Ceci, avec la luminosité apparente de l'étoile, donne à nouveau sa distance. Les différentes méthodes de distance peuvent être utilisées pour comparer les unes aux autres.
    • 19.E : Distances célestes (exercices)

    Miniature : Cette magnifique image montre un amas d'étoiles géant appelé Messier 80, situé à environ 28 000 années-lumière de la Terre. Ces groupes surpeuplés, que les astronomes appellent amas globulaires, contiennent des centaines de milliers d'étoiles, y compris certaines des variables RR Lyrae abordées dans ce chapitre. Sur cette image, les géantes rouge vif, qui sont des étoiles de masse similaire au Soleil et qui approchent de la fin de leur vie, sont particulièrement visibles. (crédit : modification des travaux par The Hubble Heritage Team (AURA/STSci/ NASA)).