Le thème central des quatre premiers exercices concerne les mesures de distances dans l'Univers, un des problème de base de l'astrophysique moderne. Les étudiants appliquent différentes méthodes pour déterminer la distance d'objets astronomiques tels que la supernova SN 1987A, la galaxie spirale Messier 100, la nébuleuse planétaire "Oeil de chat" et l'amas globulaire Messier 12.
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L'introduction générale contient des informations sur les exercices eux-mêmes, sur le Télescope Spatial Hubble et sur le VLT (Very Large Telecope) de l'ESO.
Nous vous offrons un fichier PDF pour l'introduction générale qui pourra être visualiséee sur écran ou imprimée. Pour les enseignants qui désireraient utiliser les images individuelles de l'introduction générale, celles-ci sont disponibles ici.On peut choisir entre différentes résolutions.
Les outils sont divisés en deux parties : les outils astronomiques et les outils mathématiques. La partie "Outils Astronomiques" contient des informations sur des concepts astronomiques tels que la magnitude, la couleur et la luminosité. La partie "Outils Mathématiques" introduit des concepts tels que l'approximation avec des petits angles et fournit un ensemble des unités astronomiques les plus usitées ainsi que les facteurs de conversion dans les autres unités.
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Dans ce premier exercice on introduit la géométrie de l'anneau le plus proche entourant la Supernova 1987A (Sn1987A). On définit ensuite l'échelle de l'image fournie par Hubble de la supernova pour pouvoir déterminer le diamètre angulaire de l'anneau ainsi que l'inclinaison de l'anneau par rapport au plan du ciel. Des observations depuis la Terre montrent comment la lumière provenant de la supernova atteint les différentes parties de l'anneau. En utilisant les mesures d'intensité de la lumière ainsi que la vitesse de la lumière on peut déterminer la dimension linéaire de l'anneau. A partir de la taille linéaire et physique de l'anneau on obtient la distance de SN1987A elle-même.
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Dans cet exercice on mesure la période et la magnitude des Céphéides variables dans la galaxie M100. La magnitude absolue est obtenue à partir de la relation Période-Luminosité et la distance à M100 peut alors être déterminée en utilisant la relation appelée module de distance. Finalement on calcule une valeur de la constante de Hubble (en utilisant la valeur de la vitesse de récession de M100 observée par d'autres scientifiques) et on estime l'âge de l'Univers.
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On mesure la vitesse d'expansion angulaire de la nébuleuse "Oeil de Chat" en comparant attentivement deux images prises par Hubble en 1994 et en 1997 . A l'aide de mesures de la vitesse tangentielle provenant d'un article scientifique plus ancien, il est possible de déterminer la distance à la nébuleuse. On peut aussi déterminer la distance en évaluant l'importance des changements du profil d'intensité radial des structures proéminentes entre 1994 et 1997.
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On mesure les magnitudes bleue (mB) et verte (visuelle, mV) d'étoiles sélectionnées dans les régions externes d'un amas globulaire sur des images du VLT, on convertit les valeurs (mB-mV) en températures de surface stellaire (T) et on représente les valeurs de mV en fonction des valeurs T dans un diagramme de Hertzsprung-Russell.. La Séquence Principale de l'amas, que l'on voit sur le diagramme, est comparée à la Séquence Principale standard calibrée en distance de l'amas proche des Hyades. La distance à l'amas peut être déterminée en ajustant la Séquence Principale et en utilisant le module de distance. L'âge de l'amas, qui par ailleurs donne une evaleur minimale de l'âge de l'Univers, peut être estimé par la position du point de décrochage de la Séquence Principale.
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