Astrophysique
Étoiles, Univers et relativité
Jean Heyvaerts
Dunod
Avant-propos
V
Introduction
VI
Valeurs numériques utiles
X
Chapitre 1 Les étoiles
1
1 Une grande variété1
2 Distances des étoiles1
3 Masses des étoiles2
4 La lumière des étoiles3
5 Le diagnostic des régions profondes8
6 Diagramme de Hertzsprung et Russell8
Chapitre 2 Étoiles en équilibre
17
1 Les équilibres d'une étoile17
2 Les équations d'équilibre18
3 Équations du champ gravitationnel20
4 Équilibre sphérique autogravitant21
5 Microphysique et structure stellaire24
Chapitre 3 Le transport de l'énergie dans les étoiles
27
1 Le transfert radiatif27
2 Équation de transfert du rayonnement28
3 Le transport photonique de la chaleur37
4 La convection40
Chapitre 4 États de la matière dans les conditions astrophysiques
47
1 Importance de l'équation d'état47
2 Systèmes quantiques de particules identiques47
3 Le postulat d'entropie statistique maximum54
4 Équilibres de particules non interagissantes61
5 Équation d'état de gaz parfaits66
6 Équilibres de réactions chimiques68
7 Considérations sur l'état de la matière74
8 Les états de la matière astrophysique77
Chapitre 5 Termes ultimes de l'évolution stellaire
83
1 Relation entre densité et pression centrales83
2 Sorts ultimes à l'issue de l'évolution86
3 Masses critiques et constantes fondamentales de la physique88
4 L'évolution thermique des astres90
Chapitre 6 La nucléosynthèse stellaire
95
1 Taux des réactions nucléaires95
2 La combustion de l'hydrogène104
3 La combustion de l'hélium107
4 Stades ultérieurs d'évolution113
5 Le phénomène de supernova114
6 La nucléosynthèse stellaire118
Chapitre 7 Relativité restreinte
125
1 Caractère relatif de la simultanéité125
2 Espace-temps et quadrigéométrie127
3 Variétés riemanniennes130
4 Vecteurs sur une variété de Riemann134
5 Tenseurs138
6 Objets quadrigéométriques physiques141
Chapitre 8 Relativité générale
151
1 Critique de la notion de référentiel d'inertie151
2 Vers une théorie relativiste de la chute libre153
3 Théorie relativiste de la gravitation156
4 La physique en présence de gravitation158
5 Géodésiques159
6 Transport parallèle de vecteurs et tenseurs163
7 Tenseur de Riemann-Christoffel169
8 L'équation d'Einstein174
9 Ondes gravitationnelles179
Chapitre 9 Astres relativistes et trous noirs
185
1 Gravitation stationnaire et sphérique185
2 Écriture de l'équation tensorielle d'Einstein188
3 La gravitation de Schwarzschild193
4 La gravitation de Kerr195
5 Orbites dans un champ de Schwarzschild196
6 Gravitation de Schwarzschild et photons202
7 Structure des astres relativistes froids210
Chapitre 10 Théorie relativiste de l'expansion de l'univers
215
1 L'Univers, objet physique autogravitant215
2 La métrique de Robertson-Walker216
3 Dynamique globale de l'Univers222
4 L'expansion de l'Univers228
Chapitre 11 Faits d'observation concernant la cosmologie
237
1 L'Univers extragalactique local237
2 L'expansion de l'Univers238
3 Décalage spectral et géométrie universelle241
4 L'Univers prégalactique et ses traces fossiles250
5 Le fond diffus de rayonnement cosmologique251
6 Structures de l'Univers proche258
7 Le milieu intergalactique261
8 Des anomalies de gravité262
9 Les théories Mond273
10 Formations des galaxies283
Chapitre 12 Univers chaud et premiers noyaux
289
1 Densités d'énergie dans l'Univers actuel289
2 La notion de découplage290
3 Entropie du milieu universel294
4 Évolution balistique des particules296
5 Expansion de l'Univers chaud298
6 Le passé des photons301
7 Le passé des leptons304
8 Le passé des neutrinos308
9 Histoire du rapport neutrons-protons311
10 La nucléosynthèse primordiale313
Chapitre 13 Champs de jauge
323
1 Avant l'ère leptonique323
2 Théorie lagrangienne des champs classiques326
3 Champs de jauge336
4 Le mécanisme de Higgs346
Chapitre 14 L'univers inflationnaire
355
1 L'idée d'Univers en inflation355
2 Fluctuations thermiques et potentiel effectif359
3 Une transition de phase d'un vide à un autre362
4 L'Univers inflationnaire366
5 À propos de l'origine de la matière375
6 Univers et Physique376
Bibliographie
379
Index
381