Astronomie
Astrophysique
Agnès Acker
Dunod
Avant-proposV
Clés de lectureVII
Unités et constantesVIII
Chapitre 1. Imaginer l'Univers1
1.1 La démarche scientifique1
1.2 Une découverte par étapes3
1.2.1 L'Antiquité préhellénique3
1.2.2 Une vision géocentrique de l'Univers5
1.2.3 Une vision héliocentrique de l'Univers8
1.2.4 Les nouvelles cosmologies : la Galaxie Avènement de l'astrophysique10
1.2.5 L'univers des galaxies13
1.2.6 Vision actuelle de l'Univers14
1.3 Les points forts de l'astronomie du XXIe siècle15
Chapitre 2. Déchiffrer le rayonnement des astres18
2.1 La lumière : ondes et photons18
2.1.1 Les ondes lumineuses18
2.1.2 Les photons : nature corpusculaire de la lumière23
2.2 Matière et rayonnement24
2.2.1 Spectres de corps solides incandescents ou gazeux très chauds et comprimés24
2.2.2 Spectres de corps gazeux26
2.2.3 Spectres astronomiques31
2.3 Les méfaits de l'atmosphère terrestre35
2.3.1 L'extinction35
2.3.2 Déviation du rayonnement stellaire37
2.4 Les instruments40
2.4.1 Description de divers types d'instruments40
2.4.2 Résolution des instruments - Optique active et adaptative48
2.4.3 Les récepteurs50
2.4.4 Des instruments et équipements spécifiques53
2.4.5 Les instruments multi-objets et les grands relevés58
2.4.6 Les instruments de l'espace59
2.4.7 Ondes gravitationnelles, astronomie gamma et « multi-messagers »65
2.4.8 L'Observatoire Virtuel69
Chapitre 3. Positions et mouvements des astres71
3.1 Les mouvements de la Terre71
3.1.1 La rotation journalière71
3.1.2 La révolution annuelle73
3.1.3 Les perturbations77
3.1.4 Le mouvement du système solaire dans la Galaxie85
3.2 Repères et coordonnées86
3.2.1 Les systèmes de coordonnées86
3.2.2 Les relations entre coordonnées89
3.3 Le temps astronomique91
3.3.1 Le temps basé sur la rotation terrestre91
3.3.2 Le temps des éphémérides basé sur la révolution annuelle de la Terre95
3.4 Le mouvement apparent des astres96
3.4.1 Mouvement apparent du Soleil96
3.4.2 Mouvements de la Lune100
3.4.3 Mouvement apparent des planètes104
3.4.4 Mouvement apparent des étoiles106
3.5 Les mouvements des étoiles dans la Galaxie110
3.5.1 Mouvements propres et vitesses radiales111
3.5.2 Vitesse radiale et rotation galactique113
Chapitre 4. Connaître les étoiles116
4.1 Distances116
4.1.1 Les méthodes basées sur la mécanique céleste116
4.1.2 Les méthodes photométriques117
4.2 Luminosités120
4.2.1 Grandeurs et magnitudes120
4.2.2 Correction de l'absorption interstellaire123
4.3 Températures stellaires123
4.3.1 Types spectraux et température123
4.3.2 Comment déterminer les températures ?127
4.3.3 Le diagramme H-R température - luminosité132
4.4 Dimensions135
4.4.1 Mesure angulaire du diamètre135
4.4.2 Calcul du diamètre pour les étoiles à distance connue138
4.4.3 Calcul du diamètre par l'astérosismologie138
4.4.4 Calcul du diamètre des étoiles pulsantes139
4.4.5 Calcul du diamètre des étoiles doubles à éclipses140
4.5 Rotation des étoiles - Champ magnétique140
4.5.1 La rotation140
4.5.2 Le champ magnétique142
4.6 Masses144
4.6.1 La masse des étoiles doubles144
4.6.2 Relation masse - luminosité146
4.7 Composition chimique148
4.7.1 Détermination des abondances148
4.7.2 Résultats : les abondances chimiques149
4.8 Âges153
4.8.1 L'évolution stellaire153
4.8.2 La nucléo-cosmochronologie153
4.8.3 L'astérosismologie155
4.8.4 La gyrochronologie156
4.9 Les étoiles doubles156
4.9.1 Étoiles doubles visuelles158
4.9.2 Étoiles doubles spectroscopiques159
4.9.3 Systèmes binaires à éclipses163
4.9.4 Étoiles doubles serrées à transfert de masse et cataclysmiques166
4.9.5 Origine et évolution des étoiles doubles172
Chapitre 5. Analyser une étoile : le Soleil175
5.1 Propriétés globales de l'étoile Soleil175
5.2 Photosphère et activité solaire179
5.2.1 Granulation et taches : cycles solaires179
5.2.2 L'origine magnétique des taches182
5.2.3 Un cycle déterminé par la rotation différentielle185
5.3 L'intérieur solaire : oscillations et héliosismologie, tacholine185
5.3.1 Oscillations « p » et « g » pour sonder l'intérieur du Soleil186
5.3.2 Tacholine et champ magnétique solaire187
5.4 Chromosphère et couronne188
5.4.1 La chromosphère188
5.4.2 La couronne189
5.5 Relations Terre-Soleil196
5.5.1 Actions du rayonnement solaire196
5.5.2 Action des particules : vent solaire, rayons cosmiques198
5.5.3 Effets sur les variations climatiques201
5.6 La machine Soleil204
5.6.1 Valeur et origine de l'énergie solaire205
5.6.2 Les réactions nucléaires dans le coeur du Soleil206
5.6.3 Le problème des neutrinos, traceurs du centre nucléaire du Soleil209
Chapitre 6. Sonder l'intérieur des étoiles210
6.1 Contraindre les modèles : l'astérosismologie210
6.2 Quatre équations pour décrire la structure d'une étoile213
6.2.1 Conservation/distribution de la masse214
6.2.2 Équilibre hydrostatique214
6.2.3 Équilibre énergétique215
6.2.4 Transfert du rayonnement216
6.3 Les sources de la pression interne, conditionnant l'équilibre221
6.2.1 L'énergie thermonucléaire221
6.3.2 La pression des gaz dégénérés223
6.4 Suivre la vie d'une étoile à travers le diagramme température-densité (centrales)230
6.4.1 Du gaz parfait au gaz dégénéré230
6.4.2 Les tracés de l'évolution des valeurs ((...)) selon les masses stellaires231
6.5 Énergie stellaire par nucléosynthèses232
6.5.1 Réactions de nucléosynthèses par fusion232
6.5.2 Réactions d'additions de neutrons237
Chapitre 7. Suivre l'évolution des étoiles240
7.1 Les étapes de l'histoire d'une étoile240
7.1.1 Protoétoiles240
7.1.2 L'équilibre sur la « séquence principale » (SP)247
7.1.3 Géantes rouges - Instabilités et pertes de masse250
7.1.4 Stades finaux : étoiles dégénérées263
7.2 Les étoiles variables, jalons de la vie des étoiles270
7.2.1 Variables éruptives270
7.2.2 Variables périodiques274
Chapitre 8. Le milieu interstellaire : gaz et poussières280
8.1 Interaction étoiles - milieu interstellaire. Structure du MIS281
8.1.1 Écologie du MIS281
8.1.2 Chauffage et refroidissement du MIS281
8.1.3 Phases du MIS283
8.1.4 Nébuleuses diffuses et enveloppes circumstellaires283
8.2 Les poussières : Extinction - Nature des grains - Analyse du rayonnement288
8.2.1 Extinction et rougissement288
8.2.2 Nature des grains290
8.2.3 Interaction poussières-rayonnement293
8.3 Les gaz : Analyse du rayonnement - Chimie296
8.3.1 Spectres d'absorption interstellaires dans les spectres stellaires297
8.3.2 Spectres propres en émission297
8.3.3 Chimie interstellaire306
8.4 Les rayons cosmiques311
8.5 Annexe - Analyse de raies nébulaires312
8.5.1 Excitation/désexcitation des atomes - Radiations312
8.5.2 Détermination des paramètres physiques des nébuleuses314
Chapitre 9. Les systèmes planétaires : les petits compagnons d'une étoile319
Le système solaire319
9.1 Les mouvements des planètes320
9.1.1 Lois de Kepler320
9.1.2 Paramètres des orbites planétaires320
9.2 Les propriétés physiques323
9.2.1 Planètes telluriques et joviennes324
9.2.2 Dimension, masse, température, énergie325
9.2.3 Atmosphères planétaires328
9.3 Les planètes telluriques331
9.3.1 Mercure331
9.3.2 Vénus333
9.3.3 La Terre336
9.3.4 Mars342
9.4 Les planètes joviennes346
9.4.1 Jupiter348
9.4.2 Saturne350
9.4.3 Uranus352
9.4.4 Neptune353
9. Les « petits corps » du système solaire355
9.5.1 Les planètes naines et les astéroïdes355
9.5.2 Les comètes358
9.5.3 Météoroïdes, météores et météorites362
9.6 Le milieu interplanétaire364
9.7 Origine et évolution du système solaire366
9.7.1 Les données d'observation366
9.7.2 Cosmogonie368
Les exoplanètes371
9.8 Méthodes de détection371
9.8.1 Imagerie directe - Astrométrie (effet gravitationnel)371
9.8.2 Variations de vitesses radiales (effet gravitationnel)372
9.8.3 Variations photométriques : transit planétaire (effet photométrique)373
9.8.4 Microlentilles gravitationnelles (effet photométrique)374
9.8.5 Chronométrage (effet gravitationnel)375
9.9 Caractéristiques des exoplanètes375
9.10 La zone d'habitabilité des planètes376
Chapitre 10. Notre galaxie « La Voie Lactée »378
10.1 Architecture et cinématique378
10.1.1 Dimensions et masse379
10.1.2 Cinématique381
10.2 Populations stellaires387
10.2.1 Les disques de la Galaxie387
10.2.2 Les sphéroïdes de la Galaxie392
10.2.3 Le super-disque galactique (Vast Polar Structure VPOS)393
10.3 Histoire de la Galaxie395
10.3.1 Formation de la Galaxie395
10.3.2 L'évolution chimique397
10.4 Le centre galactique402
10.4.1 Structure du noyau galactique402
10.4.2 Modèle et nature de l'objet central405
10.5 Les amas de la Galaxie407
10.5.1 Les amas globulaires407
10.5.2 Les amas ouverts409
Chapitre 11. Les galaxies et les grandes structures de l'Univers414
11.1 Indicateurs de distance, rotation des galaxies et expansion de l'espace414
11.1.1 Indicateurs primaires415
11.1.2 Indicateurs secondaires415
11.1.3 Indicateurs tertiaires415
11.1.4 Rotation des galaxies et critère cinématique de Tully-Fisher416
11.1.5 Expansion de l'univers des galaxies et critère cosmologique de Hubble418
11.2 Galaxies spirales et non actives422
11.2.1 Galaxies « normales » (non actives)422
11.3 Galaxies infrarouges (starbursts) à sursauts de formation stellaire427
11.3.1 Les propriétés des galaxies infrarouges427
11.3.2 Le phénomène « starburst » augmente avec z428
11.4 Galaxies à noyau actif (AGN ou NAG)430
11.4.1 Galaxies de Seyfert (Radio-Quiet)431
11.4.2 Quasars (Radio-Quiet)433
11.4.3 Liners (Radio-Quiet)436
11.4.4 BL Lacertae, Blazar, FR (Radio-Loud)436
11.4.5 Le trou noir central436
11.5 L'âge des galaxies438
11.6 Masse des galaxies et « matière noire »440
11.6.1 Rapport Masse - Luminosité440
11.6.2 Mouvements et théorème du viriel442
11.6.3 Matière noire443
11.7 Amas de galaxies et grandes structures444
11.7.1 Amas de galaxies444
11.7.2 Du superamas local aux grandes structures446
11.8 Le rayonnement extragalactique448
Chapitre 12. Vers les dimensions cosmologiques451
12.1 Les fondements451
12.1.1 Des contraintes théoriques451
12.1.2 Les bases cosmologiques observées456
12.2 Les modèles d'univers cosmologiques461
12.2.1 Les paramètres cosmologiques461
12.2.2 Des variétés d'univers possibles462
12.2.3 Univers évolutifs465
12.3 Contraindre les paramètres cosmologiques par les observations465
12.3.1 Le diamètre apparent465
12.3.2 La densité et le paramètre omegaM467
12.3.3 Le décalage spectral et les paramètres omegaM et omegaA468
12.3.4 Le spectre du fond diffus cosmologique (FDC ou CMB)468
12.3.5 Conclusions : l'Univers est plat, et l'expansion paraît accélérée469
12.4 Évolution de la matière, « univers contenu »471
12.4.1 L'organisation de la matière calculée dans un cadre thermique471
12.4.2 Un scénario hiérarchique de formation des galaxies, contraint par les observations477
12.4.3 Le « début » de l'Univers481
Bibliographie483
Index485