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Hubble Space Telescope (HST). Académie des Sciences, Belles-Lettres et Arts de Lyon 18 mars 2003 François Sibille. hubblebg.jpg. Pourquoi un "grand télescope" dans l'espace ?. Pour voir plus loin Pour voir plus de détails Pour gagner en résolution angulaire. Résolution angulaire. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1hubblebg.jpg
Hubble Space Telescope (HST)
Académie des Sciences, Belles-Lettres et Arts de Lyon
18 mars 2003
François Sibille
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Pourquoi un "grand télescope" dans l'espace ?
Pour voir plus loin
Pour voir plus de détails
Pour gagner en résolution angulaire
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Théoriquement (Diffraction) DANS LE CIEL => IMAGE AU FOYER
/D
2 étoiles bien séparées
2 étoiles encore séparées
/D
Limite de résolution /D 1
2
=>
=>
=>
Résolution angulaire
On ne peut plus distinguer les 2 images
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Dans la pratique : Turbulence atmosphérique => dégradation
Vent
Bulles d'air poussées par le vent température et humidité variablesindice de réfraction variable=> effet de prisme=> trajet optique perturbé
Onde plane Atmosphère Onde froissée
r0 = diamètre d'une portion d'onde à peu près plane ( à /10)Visible : r0 10 cmr0 caractérise l'état de la turbulence
Etoile
Télescope
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Dtel < r0 Onde plane sur la surface du miroir => tache de diffraction théorique
Dtel > r0 Onde froissée sur la surface du miroir => Speckles (Tavelures)
Image d'une étoile au foyer d'un grand télescope
Pose courte (tpose < 0,1 sec) Pose longue
/r0
/D
En pose longue :Télescope Résolution théorique Résolution limitée par la turbulence• D = 10 cm 1"• D = 10 m 0,01"
/r0 1" Même performance !
Speckles
Poses courtes et poses longues
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Petite remarque :
En 2000, on sait corriger au sol les défauts dus à la turbulence,
Le projet du HST ne passerait pas !
Premier principe du "spatial" :
On ne fait dans l'espace que ce qu'on ne peut pas faire au sol
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Années 1970 : Un grand projet pour un grand télescope
•Pour le visible
•Dans l'espace => plus de turbulence=> transparence parfaite
Résolution : /D 0,01 " (1cm à 200 km) (dans l'UV)
Exigences : Optique parfaite : taille à /20 = 0,02µm Pointage parfait : < 0,01" /D
Longue durée de vie => "visitable" => lancement navette
Grande résolutionspatiale
diamètre 2,4mCompromis entre :
masse embarquable <=> taille du miroir
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Horreur : il est myope !
• Erreur de montage équivalente à 4 µm sur la surface d'un miroir
40 au lieu de /20 !
• La 1ère mission de visite (1/12/93)rattrape le coup avec "COSTAR"
• Enfin les performances espérées :limite de diffraction dans l'UV
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2ème mission de visite (2/97):
• Nouveau spectro (STIS)
• Pointage amélioré (FGS)
• Une mémoire digitale (12 Gb) remplace les bandes magnétiques
• NICMOS incursion dans l'infrarouge
(Near Infrared Camera and Multi Object Spectrometer)
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SL9Gevol4.jpg
18 Juillet 1994 : Impact de la comète SL9 sur Jupiter
impact G !
G + 1,5 h
L + 1,3 jourG + 3 jours
G + 5 jours
Système solaire
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KuiperBComets.jpg
Future comète (?) dans la ceinture de Kuiper
Galaxie
Etoiles de fond
Trajectoire de l'objet
Système solaire
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betaPicZodi95-39.jpg
Disque planétaire de l'étoile
Pictoris
Un "système solaire" en formation
(Nuage zodiacal)
Masque de l'étoile
Systèmes pre-planétaires
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OriEODsk.jpg
Disque de poussière protoplanétaire dans Orion
Une étoile et son système planétaire en formation
Systèmes pre-planétaires
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gliese22995-48.jpg
Une très petite étoile : la "Naine Brune" compagnon de l'étoile Gleise 229Masse = 20 MJupiter = 0,02 MSoleil
Naines brunes
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DarkMatAréduite.jpg
Pour la "matière noire", cherchez autre chose que les naines brunes ...
Naines brunes
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CygnusLoop.jpg
Matière interstellaire
dans la constellation
du Cygne
"La dentelle du Cygne"
Milieu interstellaire
Milieu diluéEn moyenne : 10 atomes/cm3
très inhomogène
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pillarsM16Full.jpg
Milieu interstellaire
Nuages "moléculaires"denses dans Messier 16
Illuminés par une étoilechaude
Milieu dense 106 atomes/cm3
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SN1987debris97-03réduite.jpg
SN1987A_Ringsréduite.jpg
Super nova SN 1987 (50 kPc)
Matière éjectée il y a 30000 ans Matière éjectée lors de l'explosion en 1987
Milieu interstellaire Super nova
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SN1987ringspectro97-14.jpg
OxygèneSoufre
Azote et HydrogèneSpectroscopie de l'anneaude SN1987
Milieu interstellaire Super nova
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nicmos eggneb97-11.jpg
CRL 2688 : étoile à l'agonie => enrichissement du MIS en éléments lourds
Visible Infrarouge (poussière + H)
Milieu interstellaire Nébuleuse planétaire
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galcenterm31centreHST.jpg
galcenterm31centresol.jpggalcenterm31csol.jpg
Notre voisine : Galaxie Messier 31 (Andromède)
20 000 PcEntière, vue du sol
109 étoiles
700 PcCentre, vu du sol
10 PcNoyau doublevu par le HST
106 étoiles
Galaxies ordinaires
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galcenter97-12.jpg
Un peu plus loin (18 106 pc) : Amas de Virgo, noyau de Messier 84
Trou noir super massif (3 108 MSoleil) entouré d'un nuage d'étoiles en rotation
+ 400 km/sec- 400 km/sec
Région du noyau central
Fente du spectrographe
Galaxies ordinaires
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Galaxies ordinaires
Etoile variable Céphéide dans Messier 100 (20 000 kpc)
Relation Période-Luminosité des CéphéidesPériode 50 jours => Luminosité absolue = Mmagnitude apparente : m = M - 5 + 5log(d) 25
Distance de la galaxie M100CphBreduite.jpg
Calibration de l'échellede distance de l'Univers avec la loi de Hubble :
V = H d
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HDFMosaicFull.jpg
Relevé profond avec le HST (HDF = Hubble Deep Field)
Galaxies de toute sortes
1500 galaxies
1/20 du diamètre de la Lune
150 orbites du HST
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earlygal96-29breduite.jpg
Galaxies primitives
Amas d'étoiles pre-galactiques, il y a 11 109 ans
18 objets, dans un volume (Andromède-Voie lactée) , taille des objets 1/3 Voie lactée
Fusion pour donner les galaxies spirales
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Cartwheel-partie.jpg
Quand une galaxie en traverse une autre ...
Choc frontal => festival de super novae
Anneau d'étoile jeunesexpansion à 100 km/sec
La galaxie spirale réapparaît
après le choc
Quel était l'intrus ???
Galaxies moins ordinaires
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quasar96-35areduiye.jpg
Les quasars : Super trou noir, avaleur d'étoiles
Luminosité : 1011 LSoleil On en trouve partout
Galaxies en collisionGalaxies "normales" Fusion de galaxies