La problématique :Comment les nouveaux moyens d’observation astronomique révèlent-ils les mystères du ciel ?

ÉCOLE CENTRALE DE BUCAREST

MODUL D’ENSEIGNEMENT INTERDISCIPLINAIRE:2010-2011

La problématique:Comment les rayons gamma peuvent-ils nous aider dans la découverte des secrets des supernovae?

1.Présentation générale des supernovae: o définitiono couleurso classification

2. Historique de l`apparition

3.Les rayons utilisées pour l’observation des supernovae:o les rayons X , les rayons infrarouges , les rayons gamma

4. Les moyens d`observation:ole télescope Hubble

ole télescope Spitzer

ol’ observatoire Chandra

5. Présentation du produit final: une maquette

illustrant une supernova

Le plan:

Définition: Une supernova est : - une explosion complète d’une naine

blanche* ou - l'ensemble des phénomènes conséquents

à l’implosion d'une étoile massive (supergéante**)

dont le cœur s'effondre provoquant une onde de choc très violente qui expulse le gaz des couches extérieures (ce qui laisse les rémanents de supernova).

* naine blanche = objet céleste peu lumineux, de petite masse, très compact et dense, représentant l’ultime stade d'évolution des étoiles peu massives.

** supergéante = étoile de grands dimensions et de très grande luminosité ayant une faible densité . Selon leur température elles peuvent être des supergéantes bleues (très chaudes) ou rouges(moins chaudes)

1.Présentation générale

Les couleurs des supernovae:

1. Sont données par la présence des différentes éléments chimiques comme l’hydrogène, le silicium, l’oxygène ,l’argon, le magnésium , etc dans la structure des supernovae.

2. La différence de couleurs est causée aussi par la variation de l’énergie transportée par les ondes de choc (ex: au cas de SN ICC 433 la moitié violet a été crée par une onde de choc rapide 360km/h et l’autre moitié par une onde de choc de 108 km/h)

1.Présentation générale

Les vestiges de la supernova SN ICC 443 observés en rayonnement infrarouge

La couleur violet est donnée par les atomes de fer, néon, silicium et oxygène

La couleur bleu est donnée par les atomes d’hydrogène

Les vestiges de la supernova N49 observés par le télescope Hubble(Ière image) ,Chandra et

Spitzer( II ème image)

Les vestiges de la supernova N132D observés par Chandra(violet) et

Spitzer(bleu,vert,rouge)

La couleur rose est causée par la grand quantité d’énergie transportée par les ondes de choc

La couleur vert est donnée par la présence des

hydrocarbures aromatiques

Classification des supernovae:

Type I : - correspond à une explosion complète d’une naine blanche associée à une étoile évoluée

- sont observées dans les galaxies spirales et dans les galaxies elliptiques

Type Il : - sont des étoiles massives à la fin de son évolution , soit supergéante rouge ou bleue

- la luminosité est plus baisse que celle de type I

- sont observées dans les galaxies spirales

1.Présentation générale

Les supernovae de type I ont un spectre qui ne contient pas d'hydrogène.

Les supernovae de type II ont un spectre qui contient de l'hydrogène.

Type d`onde La longueur d`onde

Génération Détection Propriétés

Les rayonsInfrarouges

(I.R.)10-7 - 10-3 m

- ils sont émis par les corps chauds (enfonction de leur

température corporelle) ;

- cellulesthermoélectriques

;- pelliculesphotographiques ;

- ils sont absorbés par l`eau ;- ils produisent de lachauffage ;- ils sont utilisés dans « lasignalisation de nuit » ;

Les rayons X(Roentgen) 10-12- 10-10 m

- ils sont produits par des transitions

électroniques;

- pelliculesphotographiques ;

- compteur àscintillation ;

- détecteursemiconducteur ;

- ils pénètrent facilement la « matière molle » (ex : carbone , oxygène, azote) ;

- ils sont facilement absorbéspar la « matière dure » ; c`estce que permet l`imageriemédicale (radiographie,scanner) ;

Les rayonsgamma 10-13 - 10-10 m

- produit par ladésintégration desnoyaux atomiques

(réaction nucléaire);- rayonnementcosmiques ;

- détecteur à scintillation ;

- détecteursemi-conducteur ;

- ils produisent la fluorescence

des substances ;-ils sont pénétrants dans lamatière- ils provoquent deschangements physiologiques ;

3.Les rayons utilisées pour l’observation des supernovae

Supernova Cassiopeia A observée par les télescopes Spitzer (rouge) et Hubble (Jaune) et par l’observatoire Chandra ( vert

et bleu)

observée seulement en rayonnement infrarouge par le télescope Spitzer

Le télescope spatial Hubble

Caractéristiques

Masse 11 000 kg

Orbite Elliptique  basse

Altitude 590 km

Période 96-97 min

Télescope

Type Ritchey-Chrétien

Diamètre 2,4 m

Distance focale 57,6 m

Longueur d'onde Visible, ultraviolet, proche infrarouge

Instruments

NICMOS Caméra et spectromètre infrarouge

ACS Caméra

WFC3 Caméra à large champ

STIS Spectromètre et caméra

4. Les moyens d`observation:

4. Les moyens d`observation:

L’Observatoire spatial Chandra

Caractéristiques

Domaine Rayons X

Masse 4,800 kg

Orbite elliptique

Altitude 10 000-140 161 km

Période 64h 18min

Télescope

Type 4 paires de réflecteurs paraboliques/hyperboliques

Diamètre 1,2 m

Superficie 400 cm2

Distance focale 10m

Instruments

ACIS spectromètre X

HRC caméra X

HETGS Spectromètre X à haute résolution

LETGS spectromètre X à haute résolution

Vestiges de la Supernova de Kepler( SN 1604)

observés en rayonnement x et infrarouge:

Groupe de travail:

Chiorean Ana Mantu Cristina - Elena Pascariu Ana - Daniela Toma Maria Tudose Denisa Raluca

L`équipe pédagogique:Ileana Patrichi – professeur de physique

Maria Popescu – professeur des mathématiques

Svetlana Bodnaras – professeur de français

Angela Ditu – professeur de français

Les professeurs référents:Ileana Patrichi – professeur de physique

Maria Popescu – professeur des mathématiques

Les disciplines utilisées:Mathématiques

Physique

La formation de la nébuleuse du Crabe issue de la supernova découverte en 1054

A.D.

La formation et l’évolution de la supernova de Tycho Brahe jusqu’à nos jours

Bibliographie:

o Encyclopédie Encarta Collection 2004o Encyclopédie Universalis 2010o Manuel de physique ,classe

Xieme,ed.Crepuscul 2006o www.nasa.govo http://www.larousse.fr/encyclopedieo www.astrosurf.net