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Astronomie générale

L´univers

Les branches de l’astronomie:
L’astronomie se compte parmi les sciences les plus anciennes, qui ont été étudiées par l’homme. C’est une science qui étudie d’une manière générale l’univers et sec objets, tels que Les planètes et leurs satellites ; les comètes, les astéroides, les étoiles, les galaxies ou encore la matière stellaire et interstellaire. L’astronomie moderne compte plusieurs branches étroitement liées entre elles, on peut citer parmi les branches principales de l’astronomie :
L’astrométrie : est une science qui se consacre principalement à l’étude des positions et aux mouvements des astres.
La mécanique céleste : la science qui étudie les lois qui régissent les mouvements des astres et fournit une explication mathématique de ses mouvements par la théorie de la gravitation.
L’astrophysique : la science qui se consacre principalement à l’étude des propriétés physiques et chimiques des astres.
L’astronomie stellaire : la science qui étudie la distribution des étoiles et leurs mouvements, ainsi les systèmes et la matière interstellaire.
Cosmologie : branche de l’astronomie qui étudie l’ensemble de l’Univers, sa structure et les lois qui régissent son évolution.
Exobiologie : discipline scientifique nouvelle recherchant et étudiant la vie extraterrestre, les processus qui pourraient conduire à son développement et les techniques qui permettraient de la détecter. Jusqu’à présent, aucune découverte de l’existence de la vie dans l’Univers extraterrestre n’a pu être mise en évidence. Néanmoins environ plus d’une centaine de planètes toutes gazeuses sont découvertes jusqu’à l’heure actuelle, gravitant autour d’autres étoiles.
Cosmographie : c’est le sujet qu’on traitera dans le deuxième chapitre . Mot d’origine grec, composé de cosmos (κóσοç) qui veut dire le monde où l’univers. Et le verbe grafo (γραφω) « écrire », les deux termes rassemblés donnent ce que nous définissons comme une partie de l’astronomie qui décrit les corps célestes aux moyens de notions mathématiques.
Structure de l’univers D’après les idées fondées sur plusieurs siècles d’observations et d’investigations, la structure de l’univers se présente sous la forme suivante :
L’espace est parsemé d’une multitude d’étoiles qui sont des corps célestes actifs analogues à notre soleil. Leur distribution est irrégulière, elles forment des systèmes appelés galaxies. Les galaxies regroupées dans des systèmes de groupe ou amas. Au sein de chaque galaxie le nombre des etoiles est enorme .il varie de plusieurs dizaine de milliard à plusieurs centaine de milliards d’étoiles.
Les galaxies :
l’univers comporte un nombre immense de galaxies, toutes les galaxies qui ont été observées et cataloguées ne sortent généralement pas du tableau de classification des galaxies qui a été établi par Hubble durant les Années 20 au début du vingtième siècle, ainsi cette classification (fig. 01) est proposée sous la forme suivante.
I) galaxies elliptiques (E) : sont des galaxies qui ont une forme d’éllipse. Leur éclat décroît du centre progressivement à la périphérie. Les détailles intrinsèques de ces galaxies ne sont pas encore décelés vu leurs distances. Ce groupe de galaxies se subdivise en 8 sous types, de (E0 à E7) en fonction de leur aplatissement apparent. Par exemple le type de la galaxie E0 a une forme de cercle. La galaxie 4486 est de type E1 (fig. 02).
II) galaxies spirales ordinaires (S) : se composent de noyau et de plusieurs bras spiraux. Ses bras sont issus directement du noyau. Suivant le développement des bras, ce groupe de galaxie est Subdivisé en sous-classe Sa Sb et Sc. .Dans les galaxies type (Sa), on remarque que la majorité de la matière est concentrée dans le centre de la galaxie, et les bras sont exprimés faiblement. Par contre, dans les galaxies type Sc. presque toute la matière est concentrée dans les bras et le noyau est très petit. La galaxie 5457 (fig. 03) est de type Sc.
III) galaxies spirales barrées (SB) : dans ce type de galaxies, on remarque que le noyau est coupé suivant le diamètre par une barre transversale. Elles possèdent aussi des bras tout à fait comme les galaxies spirales ordinaires. Les bras commencent leur développement aux extrémités de la barre .aussi ; en fonction du développement des bras ; ce groupe de galaxies est subdivisé en sous classe SBa, SBb et SBc. A titre d´exemple, dans les galaxies type SBb, les bras sont nettement ouverts. Une galaxie de ce type, le cas du NGC 1300 (fig. 04).
IV) galaxies lenticulaires (SO) : ces types de galaxies sont intermédiaires entre les galaxies elliptiques et spirales, ne possèdent pas de structure bien définie. Ce qu´on peut dire c´est que dans ces galaxies l´éclat change par gradin du centre à la périphérie, leur Noyau très aplati prend une forme de lentille.
V) galaxies irrégulières (IR) : dans cette classe on remarque des galaxies multiformes et de toute sortes. Leur aspect extérieur ne se distingue pratiquement en rien, que ce soit dans leur forme ou dans leur dimension.
A peut près 25% des galaxies étudiées se rapportent aux types elliptiques, 50% forment des galaxies spirales dont la moitié appartient au type SB ,20%des galaxies intermédiaires (lenticulaires) et environ 5% des galaxies type IR.
Voie lactée : L´étude des galaxies est difficile du fait de leur éloignement. Par contre, on connaît relativement bien la Voie lactée, à laquelle appartient le Soleil. Sa nature fut révélée pour la première fois par Galilée en 1610. Peu à peu, on découvrit qu´elle est aplatie en forme de disque. Regroupant plus de100 milliards d´étoiles .actuellement les astronomes avancent le chiffre à presque 200 milliards d´étoiles. Des bras s'enroulent en spirale autour du centre.
La voie lactée « cercle de lait » n´est qu´un autre nom de notre galaxie et c´est le nom par lequel les grecs de l´antiquité appelaient cette bande blanchâtre brillante traversant tout le ciel.
Dans l´hémisphère, nord la voie lactée passe par les constellations des gémeaux, du taureau, du Cocher, de Cassiopée, de Cephée, et de cygne, Où elle se dédouble pour se prolonger en deux branches. Suivant la constellation de l´aigle, s´engager dans l´hémisphère céleste sud. Ou elle passe par les constellations de l´écu, du sagittaire, d´Ophiuchus, de scorpion, de l´autel et de l´équerre .s´en va de nouveau en une bande par les constellations du centaure, de la croix du sud, de la proue, des voiles du grand chien, de la licorne, et pénètre dans l´hémisphère céleste nord par les constellations d´Orion et des gémeaux. Cette bande est la direction du centre de notre galaxie, qui a une forme spirale ordinaire type Sb, (NB : à l´heure actuel certaine études affirme que même notre Galaxie possède une barre transversale) dans laquelle on rencontre différent type d´étoiles, parmi lesquelles de nombreuses étoiles forment des groupes appelés ”amas d´étoiles”. Tel est le cas de notre Galaxie qui appartient au groupe local, constitué d´une trentaine de galaxies. La Galaxie contient en quantité du gaz raréfié et de petite particule solide ou grain de poussière. Dans certain région de la galaxie la densité de cette matière devient si forte qu´elle forme de nombreuses nébuleuses diffuses de gaz et de poussière .on y trouve des étoiles géante émettant un flux d´énergie des dizaine de millier de fois supérieur á celui du soleil et des étoiles naines émettant des centaines de millier de fois moins que le soleil. Il y a des étoiles de dimension énorme, dont le diamètre est supérieur à celui de l´orbite de la planète mars. La Galaxie est animée d´un mouvement de rotation sur elle-même emportant avec elle tout le système solaire. La durée de rotation est à l´ordre de 250 millions d´années, durée bien inférieurs à l´âge de notre galaxie, estimée à 15 milliards d´années. Les dimensions approximatives de notre galaxie sont représentées dans la (fig. 05).
Au voisinage de notre galaxie, on peut citer la galaxie d´Andromède (fig.06). Elle est une galaxie de type spirale qui se trouve à environ 2.6million A.L, cette galaxie présente beaucoup de ressemblance avec notre galaxie « la voie lactée ». Andromède est le corps céleste le plus lointain qu´on puisse observer à l´œil nu, elle est située dans la constellation d´Andromède.

Nébuleuses : l´observation du ciel fait découvrir des sortes de nuages (fig. 07) dégageant de la lumière, généralement blanchâtre, sur des étendues immenses parfois se mesure en parsec. Sont ceux que l´on appelle nébuleuses. On distingue plusieurs types de nébuleuses : les nébuleuses diffuses (à émission et à réflexion), les nébuleuses obscures, planétaires et enfin des nébuleuses floconneuses, dont une partie est des vestiges des explosions des supernovae. Les étoiles : La majorité des astres visibles dans le ciel sont des étoiles. L´étoile est une gigantesque boule de gaz suffisamment dense et chaude (la température au sein de notre étoile le soleil est environ 15 million °C, température de surface 5500 °C). Dans sa partie centrale ”le cœur” s´y amorcent et s´entretiennent des réactions de Fusion thermonucléaire transformant l´hydrogène en hélium. Ainsi dégageant une très grande quantité d´énergie. Celles-ci se manifestent, à un observateur extérieur, par une émission d´un rayonnement, dont la majeure partie est émise au niveau des couches extérieures sous forme de lumière visible et d´autres rayonnement tel que les rayons ”X” , ”Y” , et ultraviolet. Dans notre brève définition des étoiles nous contenterons seulement des propriétés suivantes :
La distance : les étoiles ne facilitent guerre leurs études depuis la terre à cause des distances gigantesques qui nous séparent de ces objets. Parmi les premiers astronomes qui se sont penchés sur le sujet, on peut citer Edmond Halley (le découvreur de la comète). L´astronome s´était appliqué à mesurer la position de nombreuses étoiles et à comparer ses résultats avec des observations plus anciennes .alors, Il se rendit compte que certaines positions ne correspondaient pas, ce qui ne pouvait s´expliquer que si les étoiles concernées s´étaient déplacées entre temps. Le dogme de l´immuabilité des cieux perdait ainsi sa respectabilité qui lui a été réservé depuis longtemps. La première mesure de distance qui soit réalisée a été effectuée par l´astronome Friedrich Wilhelm Bessel en 1838. Ainsi il mesura la distance de l´étoile 61 cygni par la méthode de la parallaxe (définie ci-dessous). L´étoile présentait la valeur 0.3 seconde d´arc. Connaissant la distance de l´orbite terrestre, l´étoile est distante alors de 11 années de lumières. Avec cette valeur, les astronomes prenaient enfin la mesure de l´immensité des espaces interstellaires et de la taille négligeable du système solaire par rapport à l´univers.
La luminosité : Une étoile peu lumineuse mais proche de la Terre peut dépasser en éclat une étoile très lumineuse mais lointaine. Il faut donc bien distinguer deux concepts : la luminosité apparente, qui mesure l´éclat d´une étoile mesuré depuis la Terre, et la luminosité intrinsèque ou absolue, qui mesure la véritable quantité de lumière émise par l´étoile. La première quantité dépend de la distance de l´astre. La deuxième quantité ne dépend que de l´objet lui-même. C´est cette luminosité qu´il faut chercher à déterminer.
La difficulté réside dans le fait que depuis la Terre nous n´avons accès qu´aux luminosités apparentes des étoiles.
Existe-t-il alors un moyen pour obtenir des valeurs absolues qui nous renseigneraient sur la nature des étoiles ?
Oui on se référant aux méthodes de mesure des distances et à quelques lois de l´optique.
Dans notre définition de la luminosité des étoiles on s´intéressera beaucoup plus à la première grandeur du moment où le navigateur en mer a besoin beaucoup plus de connaître le premier concept que le deuxième et qu´on appelle aussi la magnitude.
La magnitude des étoiles et celle des planètes on la trouve aisément dans les éphémérides nautiques où dans les catalogues des étoiles. Tant que la valeur de la magnitude de l´étoile est grande, l´étoile est peu visible et l´inverse est vrai .À titre d´exemple : le soleil est l´étoile la plus brillante du ciel a une magnitude apparente (–26). Jupiter a une magnitude (–2). L´étoile polaire a une magnitude (+2.1).les étoiles de magnitude supérieure à 6 ne peuvent être visible à l´œil nu même dans les conditions les plus favorables.
La température : comme il a été expliqué dans le paragraphe ci dessus, il y a une très grande différence entre la luminosité apparente et la luminosité absolue. En astrophysique c´est la 2ème grandeur que les astronomes cherchent à déterminer. Au début du 20ème siècle, les deux astronomes Hertzsprung et Russel ont classé séparément les étoiles selon la magnitude absolue et la température des couches externes dans un diagramme dont une représentation très simplifier est ci-dessous (fig. 08). Les étoiles sont classées en 4 catégories majeures. Les super géantes rouges, les géantes rouges, la séquence principale dans laquelle on retrouve le soleil et les étoiles naines.

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