ÉCOLE CENTRALE DE BUCAREST

Module d’enseignement interdisciplinaire 2010 - 2011

L’ASTRONOMIE ET LES MYSTÈRES DU CIEL

La problématique: • Comment les nouveaux moyens d’observation

astronomique révèlent-ils les mystères du ciel ?

Le sous thème:La naissance et la mort d’une

étoile

La problématique:Comment observer la naissance et la mort d’une étoile avec la

nouvelle technologie

Le plan:

• Présentation générale de l’étoile • La naissance d’une étoile• Les phénomènes qui influencent la mort d’une

étoile Les conséquences de la mort d’une étoile Quels sont les nouveaux moyens d’observation

astronomique pour les étoiles?• Produit final (une brochure/affiche)

Présentation générale• Une étoile est une sphère gazeuse auto-gravitante de forme approximativement

sphérique.

•Une étoile génère un rayonnement dans le spectre visible, au contraire de la plupart des

planètes (comme la Terre) qui reçoivent principalement l'énergie de l'étoile ou des étoiles autour desquelles elles gravitent.

- CLASSIFICATION -

• Les astronomes classent les étoiles en utilisant la température effective et la luminosité

Naines brunes Naines rouges Naines jaunes Géantes rouges Géante bleue et super-géante rouge Naines blanches Naine noire Étoile à neutrons et trou noir Étoiles variables

Structure d’une étoile

• En l’état actuel de nos connaissances, une étoile est structurée en différentes régions concentriques, décrites ci-après à partir du centre.

Noyau : Le noyau est la zone la plus dense et la plus chaude de l’étoile Zone radiative : L’énergie libérée par les réactions de fusions nucléaires

dans le noyau de l’étoile se transmet aux couches externes par rayonnement

Zone convective : Cette zone convective est plus ou moins grande : par exemple, pour une étoile sur la séquence principale, elle dépend de la masse et de la composition chimique

Photosphère : la partie externe de l’étoile qui produit la lumière visible Couronne : la zone externe, ténue et extrêmement chaude du Soleil

- Présentation générale-

CARACTERISTIQUES:• Masse - cette grandeur détermine sa durée de vie et son comportement pendant son

évolution et la fin de sa vie : une étoile massive sera très lumineuse mais sa durée de vie sera réduite.

- Présentation générale-

• Diamètre: - le diamètre d’une étoile n’est pas constant dans le temps : il varie en fonction de

son stade d’évolution • Composition chimique: - La composition chimique de la matière d’une étoile ou d’un gaz dans l’Univers

est généralement décrit par trois quantités en nombre de masse : * l’hydrogène * l’hélium * métallicité.

- Présentation générale-

• La couleur: - nous pouvons noter de nombreuses couleurs représentatives : * Blanche * Bleu * Jaune * Rouge • Vitesse de rotation: - dépend de: * leur âge (diminue au cours du temps) * leur masse * leur statut d’ étoile simple, binaire ou multiple

La naissance de l’étoile

- La naissance de l’étoile -

• Une étoile est nait de la contraction d’un nuage riche en hydrogène.• Sous l’influence d’une: - onde de densité (bras de galaxie) - onde de choc (supernova ou nova proche) - fluctuation de densité au sein de celui-ci, une région commence à se contracter

• Dans cette nébuleuse, le gaz se concentre à différents endroits en formant des ‘grumeaux’ <- Nébuleuse presque sphériques appelés globules.

• La température (de la globule) en son coeur monte, la pression s'intensifie et tout se met en rotation. A ce stade, on l'appelle protoétoile.

Protoétoile ->

- La naissance de l’étoile -

• Si la masse de la protoétoile est trop petite, elle se concentrera encore pour terminer en naine brune (étoile ratée).

Naine brune ->

• Par contre, si sa masse est suffisante, la température du noyau atteint peu à peu le million de degrés

• L'étoile "s'allume" en produisant lumière, chaleur, éléments chimiques...

Champ magnétique de l’étoile massive τ Scorpii ->

2 .Les phénomènes qui influencent la mort d’une étoile

- Les phénomènes qui influencent la mort d’une étoile -

• Les phases finales de l'évolution d'une étoile dépendent principalement de sa masse:

- Plus une étoile est massive, plus sa température centrale est grande sous l'effet de la pression qui doit s'opposer à l'effondrement gravitationnelle.

• Lorsqu'une étoile a brûlé entre 10 et 20 % de son hydrogène, le cœur de celle-ci se retrouve à court de carburant.

• C'est à ce moment-là que l'étoile entre dans la fin de sa vie.

- Les phénomènes qui influencent la mort d’une étoile –CONSEQUENCES

• Mort, deux scenarios:

Étoile ordinaireUne fois son hélium épuisé, l'étoile devient de plus en plus dense et maigrit alors que son atmosphère, très instable, se dilue dans l'espace. Seul reste le noyau appelé naine blanche. Ce dernier refroidit jusqu'à s'éteindre et mourir. On parle alors de naine noire.

<- naine blanche naine noire ->

- Les phénomènes qui influencent la mort d’une étoile –CONSEQUENCES

Étoile massive (entre 1,4 et 5 fois le soleil)

Les étoiles les plus massives explosent : • leur noyau se contracte brutalement • le reste de l'étoile est expulsé dans l'espace.

Il s'agit d'une explosion de supernova, très brillante. Une fois l'explosion terminée, le noyau continue à se concentrer et devient une étoile à neutrons, souvent un pulsar.

Les noyaux les plus massifs deviennent sans doute tellement denses que la gravitation absorbe tout, y compris la lumière : des trous noirs. trou noire ->

Quels sont les nouveaux moyens d’observation astronomique pour les

étoiles?

Nuits des étoiles• Les 5, 6 et 7 août 2011 se déroulera la 21ème édition de la nuit des

étoiles. Cette manifestation gratuite et ouverte à tous, dont la première édition remonte à 1991.

• A cette occasion, des astronomes amateurs invitent les curieux à partager leur passion et à venir observer le ciel à travers leurs instruments.

L’EQUIPE• Bratescu Alina Alexandra• Prodescu Anna-Maria• Ranetti Antonia Elena• Zamfirescu Irina Ruxandra L’EQUIPE PEDAGOGIQUE:

• Ileana Patrichi - Physique• Maria Popescu - Mathématiques• Svetlana Bodnaras – Français• Angela Ditu - Français• Carmen Boteanu - Chimie