Mise en évidence et mesure de la vitesse de rotation de Jupiter
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Activité préparée par Bertrand Stortz professeur de physique chimie avec des images réalisées avec les élèves du club Astro du lycée Jean Moulin de Béziers avec l'aide de Jean Sébastien Devaux (34)

Le but de cet exercice est de montrer la non-rotondité d’une planète gazeuse en raison de sa vitesse de rotation puis de déterminer cette vitesse de rotation.

La série d’images qui va servir de support a été réalisé avec un télescope C8 muni d’une barlow X2 et d’une caméra CCD qui font partis d’une dotation dans le cadre de l’opération Sciences à l’école : « Astro à l’école ».

Le traitement initial des vidéos a été obtenu à l’aide du logiciel Régistax 5.6 pour obtenir les images fournies.     

On notera au passage l’éclipse d’Europe pendant les deux premières images.

A partir de ce traitement, le logiciel SalsaJ va permettre de réaliser les mesures sur ces images.

Instructions : Fichier word. Fichier pdf.

Images: bmp.

Logiciel: SalsaJ

Déterminer la distance d’'une galaxie
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Cet exercice, à travers l'étude d'une étoile Céphéide et de ses variations régulières de luminosité, permet de déterminer la distance qui nous sépare de la galaxie du Petit Nuage de Magellan.
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Créé par Rachel Comte, d'après la contribution de Fabrice Mottez 

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               Henrietta Leavitt

          Les Céphéides, découvertes et étudiées par l'astronome américaine Henrietta Leavitt en 1912 (photo à droite), sont des étoiles géantes jaunes beaucoup plus massives que le Soleil et des centaines ou des milliers de fois plus lumineuses. Elles possèdent toutes une particularité remarquable : leur éclat est variable et évolue périodiquement dans le temps à un rythme très régulier. En fait, ces étoiles sont de véritables phares pour les astrophysiciens : leur éclat, modulé, porte extrêmement loin, si bien que leurs variations sont observables dans des galaxies à très grande distance. La période de variation séparant deux pics de luminosité maximum étant particulièrement stable et constante, ces étoiles sont alors très utiles pour la mesure de distance des galaxies. C'est ce que nous allons étudier dans cet exercice.

Les données utilisées proviennent de la collaboration OGLE et ont été fournies par le Professeur Bohdan Paczynski.

 

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Détection d'une exoplanète par la méthode de transit
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Cet exercice a pour objectif de détecter une exoplanète, grâce à des images réelles obtenues avec le téléscope spatial Spitzer.

Créé par Ester Aranzana Martinez et Sandra Greiss. Superviseurs: Roger Ferlet (IAP) & Olivier Marco (Université Pierre et Marie Curie)

 

Portrait of a Planetary System (ESO)

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Peser une galaxie
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      Comment « peser » une galaxie

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Exercice proposé par Suzanne FAYE, à partir de l'image NGC7083_RID.FTS fournie par nos collègues italiens.


Cet exercice mesure la masse d'une galaxie spirale, vue de profil, en utilisant la méthode des astronomes professionnels. Il est étonnant de constater que quelques mesures et les lois fondamentales de la physique suffisent à « peser » les objets les plus grands et les plus lointains de notre Univers, malgré l'impossibilité de mesures directes et alors que les seules informations dont nous disposons proviennent de quelques photons qui ont voyagé pendant des dizaines de milliers d'années. Encore plus surprenant, la mesure relativement simple proposée ici permet de mettre en évidence la fameuse matière noire.

Les galaxies spirales contiennent beaucoup de gaz ; ce gaz émet un spectre de raies ; si on observe la galaxie de profil (non pas de face, non pas perpendiculairement à la ligne d'observation), en supposant que cette galaxie tourne autour de son axe propre, alors, en deux points diamétralement opposés sur la galaxie, d'un côté le gaz s'éloigne de nous, tandis que de l'autre côté, il se rapproche de nous (Cf. figure ci-dessous). 

galassia_doppler

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De l'effet Doppler-Fizeau aux exoplanètes
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 Cet exercice corrigé vous propose de détecter la présence d'une mystérieuse planète extrasolaire, en analysant la lumière de son étoile. Cette méthode a déjà permis de trouver plus de 400 exoplanètes dans la Galaxie.

 

Exercice proposé par:
Roger FERLET, Institut d’Astrophysique de Paris, France
Michel FAYE, lycée Louis Le Grand , Paris , France
Suzanne FAYE, Lycée Chaptal , Paris , France

L'observation directe d'une planète extrasolaire est très difficile : la lumière en provenance de son étoile éblouit la caméra et empêche, sauf cas rares, de voir la planète. Par contre, il est possible de voir les effets de la révolution d'une planète autour de son étoile. En effet, pendant que la planète fait le tour de son étoile (1 an pour la Terre autour du Soleil), cela induit un léger déplacement de l'étoile qui semble se rapprocher ou s'éloigner d'un observateur attentif. Cet effet est détectable à l'aide de la spectroscopie, on l'appelle l'effet Doppler-Fizeau, ou encore la méthode des vitesses radiales.

Crédit image : Emmanuel Pécontal

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Un Trou Noir au centre de notre Galaxie ?!
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Ce TP propose, à travers l'analyse d'images du centre galactique, de mesurer la masse du trou noir central supermassif. En suivant le mouvement d'une étoile, et grâce aux lois de Kepler, les éleves vont obtenir des résultats scientifiques très récents avec une très bonne approximation. Ils seront amenés à apprécier les limites de la méthode et du résultat.

Pacôme Delva & Jean-Christophe Mauduit

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Observation indirecte de la matière noire
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Cet exercice corrigé permet la mise en évidence de la matière noire par l'observation de ses effets sur la courbe de rotation de la Voie Lactée.

Créé par Clément Garcin et François Sauvaget. Superviseurs: Roger Ferlet (IAP), Olivier Marco (Université Pierre et Marie Curie) & Anne-Laure Melchior (Université Pierre et Marie Curie).

 

Méthode: nous allons mesurer la vitesse radiale de nuages de HI (hydrogène interstellaire neutre) pour différentes longitudes dans le premier cadran galactique. Nous trouverons pour chacune d'elles, grâce au logiciel SalsaJ, la vitesse au point tangentiel et nous la tracerons en fonction de la distance au centre galactique. Nous concluerons en comparant le graphe obtenue au modèle prédit par la loi de Kepler.

Remarque: L'exercice peut être traité avec vos propres mesures obtenues avec le radiotélescope SALSA -auquel cas nous vous invitons à lire la méthode d'observation ou bien en utilisant des données non compilées disponibles ici.

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L'Univers en expansion, la preuve par l'image
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Cet exercice a pour objectif de mettre en évidence  l'expansion de l'Univers à travers l'observation de la supernova SN2005W, à partir d'images de la galaxie NGC691.

Créé par J.-C. Mauduit & P. Delva, d'après un travail de N. Ysard, N. Bavouzet & M. Vincendon

 

En 1929, Edwin Hubble montre que les galaxies s'éloignent de nous à une vitesse proportionnelle à leur distance. Ses observations s'interprètent comme une expansion des dimensions de notre univers, prévue dans le cadre de la cosmologie contemporaine.

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Observation de bras spiraux de la Voie Lactée
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comenius_logo_s.jpg Cet exercice corrigé a pour but de faire tracer aux élèves les bras spiraux de la Voie Lactée par observation du gaz HI (Hydrogène Interstellaire Neutre).

Cette activité est la dernière d'une série de trois activités en rapport avec le radiotélescope SALSA d'ONSALA .

Créé par Clément Garcin et François Sauvaget. Superviseurs: Roger Ferlet (IAP), Olivier Marco (Université Pierre et Marie Curie) & Anne-Laure Melchior(Université Pierre et Marie Curie).

 

Pré requis: lire attentivement l'introduction: " [La radioastronomie à portée de main]"<-- lien vers Outils; Radiotéléscope SALSA-ONSALA.

Méthode: Dans un premier temps, nous allons mesurer la vitesse radiale de nuages de gaz HI à différentes longitudes. Après avoir établi les relations mathématiques nécessaires, nous exploiterons les données à l'aide du logiciel SalsaJ. Enfin, il suffira de tracer les résultat pour pouvoir observer les bras spiraux dans les deux premiers cadrans galactiques.

Remarque: L'exercice peut être traité avec vos propres mesures obtenues avec le radiotélescope SALSA -auquel cas nous vous invitons à lire la [méthode d'observation]<-- lien vers fichier 'méthode d'observation' .pdf- ou bien en utilisant des données non compilées disponibles ici.

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La vie des étoiles et leurs spectres. Version française
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spectraj
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"SpectrJ" est l'exercice fourni par la Grèce. Il a été développé par :

Dr. Margarita Metaxa,
Dr. Ioannis Bellas-Velidis,
Dr. Anastasios Dapergolas,
Dr. Aglaia Bobetsi.

 

 

 

 

 

 

    SpectrJ est un outil pédagogique électronique pour l'enseignement secondaire qui a pour but de fournir une ressource, prête à l'emploi,, inspirée d'observations réelles et d'activités de recherches utilisant des techniques modernes de traitement. Cet outil est formé d'une "e-Leçon" et d'un "e-Exercice" correspondant,  centrés sur les spectres stellaires et leur importance en astrophysique. En parcourant les pages de la leçon vous trouverez les informations de base sur la lumière et sur ses spectres, sur les spectres stellaires et leur classification en types spectraux, et comment ils nous permettent de  connaître les étoiles et de leurs vies. Cette leçon sera la base théorique nécessaire pour comprendre l'exercice. En faisant cet exercice vous suivrez, d'une façon simplifiée, les étapes d'un projet de recherche réel. Vous trouverez l'âge de systèmes stellaires dans la galaxie voisine dite "Petit Nuage de Magellan" (abrégé en SMC) en analysant et en classant les spectres de ses étoiles !

SpectrJ est la clé pour comprendre l'Univers. 

 

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Etude mécanique d'une protubérance Solaire
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Description rapide de l'activité

 

    Cette activité est destinée au niveau Terminale Scientifique des Lycées français, il s'agit d'estimer, par un modèle très simple, la vitesse d'éjection de la matière solaire, constituant une protubérance.

    On utilise, comme document d'appui, des images de protubérances réalisée à l'aide d'un PST-Coronado, qui permet l'observation en H-alpha, l'imageur est une simple WebCam (ToUcam pro II).

    Le problème à résoudre par les élèves est d'établir l'équation de la trajectoire balistique de la matière éjectée, dans le champ de gravitation du Soleil , supposé uniforme au voisinage de la surface; et dont il doit calculer la valeur. Par la mesure de portée du tir et de sa flèche, après mise à l'échelle par la mesure du rayon solaire sur l'image, il est possible de retrouver l'angle de tir et la vitesse initiale Vo.

    La validation du résultat (Vo) se fait par comparaison avec une valeur "historique" , que l'élève doit retrouver lui-même, dans un texte d'encyclopédie fourni.

 Compétences mises en jeu et évaluées :

  • Savoir exploiter un document (image) pour en déduire des données numériques.
  • Savoir retrouver l'équation d'une trajectoire à partir des lois de la mécanique de  Newtion, 
  • Savoir un lire un texte, en extraire les informations pertinentes.
  • Discuter la validité d'un résultat. 

 

Télécharger la version française :

zip etude_protu_solaire_francais 27/03/2006,12:30 1.81 Mb

pdf etude_protu_solaire_francais 27/03/2006,12:33 187.03 Kb

Télécharger la version anglaise :

zip etude_protu_solaire_anglais 29/03/2006,14:13 1.81 Mb

 pdf etude_protu_solaire_anglais 29/03/2006,14:11 240.51 Kb

  Claude Cance 

Lycée Nicolas Appert - 44702 Orvault 

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Spectroscopie des étoiles
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Cet exercice a pour objectif d'apprendre à analyser  des spectres d'étoiles obtenus par un spectroscope d'amateur.  Créé par Gilles Dodray.
Réedité par: Stefano Bertone (SyRTE - Observatoire de Paris)

 

SPECTROSCOPIE DES ETOILES

Objectifs de la séance:
a) Identifier des raies spectrales d'éléments chimiques de lampes en laboratoire.
b) Montrer que les étoiles contiennent des éléments chimiques et reconnaître certains d'entre eux.

spectre-soleilhd

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Etude de la Lune
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Deux exercices sont proposés autour d'images de la Lune.
 
Datation des cratères de la Lune
 
Créé par Emmanuel Rollinde dans le cadre d'un mémoire de master de didactique en 2013, et testé en classe de seconde avec Philippe Jeanjacquot
 
Objectifs :

Initier une démarche de réflexion sur le problème de l’évolution du système solaire à travers la datation des cratères de la Lune. Ce thème permet un travail sur les questions de statistiques et d’uniformité, de densité, de comparaison entre différentes échelles de temps, de manipulation de graphes – création, tests de cohérence, interpolation. Mettre en valeur l’importance du langage, et la distinction entre un monde empirique (les objets manipulés ; ici, l’image, les cratères, les impacts d’astéroïde) et le monde des modèle et théories (ici, flux d’astéroïdes, datation par échantillons radioactifs, évolution temporelle du système solaire).

 

Continuez ci-dessous pour plus de détails et le contenu de la séquence
 
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Mesurons la Lune avec SalsaJ
 
Créé par Marie-Odile Cousin et testé en classe de seconde

Objectifs :

En utilisant une photo de la surface lunaire, déterminez :

            - un ordre de grandeur de son rayon,   

            - les dimensions d’un cratère d’impact d’une météorite,

            - l’âge du terrain de l’impact météoritique

lune_humboldt_hr

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