Soirée Astronomie

1. Soirée Astronomie Planètes et Exo-Planètes Bibliothèque de VAUGINES

2. Jeux de lune 6 • Animation du système solaire 5 • Planètes 10 • Planètes naines 10 • Astéroïdes 10 • Exoplanètes 10 • Les nuages d’Orion 7

3. Les Planètes

4. A la découverte des planètes • La loi de Titius-Bode • Inscrivons la suite des nombres : 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384... • Ajoutons 4 à chacun d'eux : 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, 196, 388... D = 0.4 + 0.3 (2n)

5. Qu’est-ce qu’une planète ? • Liste historique (MVTMJSUNP) • + Nouvelle planètes • Sedna, Eris, Quaoar, … • Sphéricité • Sedna, Eris, Quaoar, cérès, … • Classe de population • Objets solitaires (MVTMJSUN) • Ceinture d'astéroïdes (Cérès) • Ceinture de Kuiper (KBO : Pluton, Eris, Quaoar, …) • Nuage interne de Oort (Sedna, ?) • Nuage de Oort

6. Les planètes Mercure Vénus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Définition • (2006 : 26eme Assemblée Générale de l'Union Astronomique Internationale) • Une planète est un corps céleste • est en orbite autour du Soleil, • a une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique, sous une forme presque sphérique, • a éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche

7. Les planètes naines Définition (référence I.A.U.) • Une "planète naine" est un corps céleste • est en orbite autour du Soleil, • a une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique, sous une forme presque sphérique, • n'a pas éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche, • n'est pas un satellite. Tous les autres objets en orbite autour du Soleil, à l'exception des satellites, sont appelés "petits corps du système solaire"

8. Les planètes Mercure Vénus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Histoire raccourcie de la formation des planètes du système solaire. 1 - formation d'agrégats de grains de poussière, grossissant peu à peu. 2 - A partir d'une certaine masse, la gravitation établit un équilibre hydrostatique qui donne une forme sphérique aux gros corps célestes. 3 - les multiples chocs - font grossir le corps - changent orbites excentriques en orbites quasi circulaires 4 - le corps est à son minimum d'énergie (par la gravitation) 5 - il aura absorbé la plupart des petits corps de son environnement

9. Classification et terminologie

10. Les planètes

11. Les planètes Mercure Vénus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Planètes telluriques Planètes gazeuses Planètes Soleil Diamètre de 4878 km à 142796 km 1390000 km Distance au Soleil de 0.39 u.a. à 30.1 u.a. Masse de 0.055 mT à 318 mT 333000 mTerre Densité de 5.44 à 0.69 1.4 Période rotation de 88 j à 165 ans

13. Caractéristiques des Planètes • http://biblio.alloprof.qc.ca/PagesAnonymes/DisplayFiches.aspx?ID=6101#a4

14. La ceinture des astéroïdes

15. Cérès et ses compagnons Eros, 33 x 13 x 13 km Cléopatre, 217 x 94 km Cérès, 1000 km La descente de NEAR sur EROS le 12 fév 2001 Toutatis, 4,6 x 1,92 x 2,29 km Gaspra, 19 x 12 x 11 km On peut évaluer à 500000 le nombre d'astéroïdes visibles jusqu'à la magnitude 21

17. Les lunes de Saturne

21. La ceinture de Kuiper • Les Plutinos, en résonance 3:2 avec Neptune, tel Pluton, Ixion et Orcus • - Les Cubewanos, ou Objets Classiques de la Ceinture de Kuiper (CKBO) tel 1992 QB1, Quaoar ou Varuna • - Les Centaures, tel Pholus, Chiron, Okyrhoe et 1999 TZ1 • - Les Objets dispersés du disque ou Scattered-Disk Objects (SDO) tel 1996 TL66, 2002 CR46 et Eris (2003 UB313)

23. Kuiper Belt Object (KBO)

24. Cercle interne : Jupiter Cercle blanc : Pluton Carrés bleus : comètes Triangles bleus: KBO Triangles oranges : centaures Points rouges : CKBO 10 2 UA

25. Le nuage de Oort

26. Le nuage de Oort Aspect du Nuage de Oort vu de l'extérieur du système solaire. Il s'agit d'un réservoir de mille milliards de comètes représentant 40 fois la masse de la Terre

27. Exo Planètes

30. Exoplanètes • Distinction étoile-planète : • l’étoile a une source d’énergie interne durable sur des milliards d’années avec les réactions nucléaires. • la planète n’en a pas • Réactions nucléaires : masse > 13 masses de Jupiter. Limite étoile-planète. • Autre différence entre étoile et planète : formation. • étoile : effondrement d'un nuage de gaz • planète : condensation de "poussières" et de glace dans un disque ("protoplantétaire") de matériaux divers en orbite autour d'une étoile. Une exoplanète est un corps de masse maximum environ 13 masses de Jupiter en orbite autour d'une étoile. Planètes flottantes Si par effondrement d'un nuage de gaz et de poussières le corps n'atteint pas la masse limite de 13 jupiters on a une planète flottante. Elle n’orbite pas autour d’une étoile.

31. Quelques questions sur les exoplanètes Combien de planètes par système planétaire? Comment sont distribuées les orbites et les masses des planètes? • Corrélations ? • avec le type de l'étoile "parente", • à sa position dans la Galaxie • etc Première recherche : les détecter

32. Comment les voir… Faire une image ? Rapport d’éclairement 1/100000000. Eblouissement. Méthode directe très difficile. Avant de les voir, on va les détecter.

33. Vitesse radiale

34. Astrométrie

35. Transit

36. Imagerie directe La détection directe consiste à prendre une image globale (ou partielle) du système planétaire, où la planète apparaît comme un point. C'est de loin la méthode la plus riche et la plus prometteuse. Elle permet en effet d'avoir accès à de nombreuses propriétés des planètes. La jeune étoile GQ Lupi et son faible compagnon planétaire.

37. Évolution du nombre d'exoplanètes découvertes chaque année méthode de détection Vitesses radiales Transit astronomique Timing Astrométrique Imagerie directe Microlentilles gravitationnelles Émission radio du pulsar Exoplanètes - stage DAFOP janvier 2010 - phm

38. Liste des exoplanètes http://media4.obspm.fr/exoplanetes/base/ http://exoplanet.eu/catalog.php Mise à jour 13 janvier 2010

39. Conclusions provisoires I - Proportion d'étoiles ayant au moins une planète Au moins 5% révèlent la présence d'un compagnon planétaire. Cette proportion va augmenter. Les observations seront capables de détecter • des planètes moins massives • des planètes plus éloignées de leur étoile.

40. Conclusions provisoires II - Distances planète-étoile Toutes les planètes (géantes, les seules que l'on sache détecter) découvertes à ce jour sont beaucoup plus près (jusqu'à 100 fois) de leur étoile que ne l'est Jupiter du Soleil. Cela a constitué une grande surprise La théorie prévoit qu'une planète géante doit se former à au moins 5 UA. Explication ? Phénomène de "migration" : La planète commence à se former relativement loin de son étoile Interaction gravitationnelle entre le disque et la planète en formation Effet de freinage. La planète se rapproche de son étoile (migration) jusqu'à ce que l'interaction s'arrête. Planètes étant très proches de leur étoile, température élevée (jusqu'à 1200 K). On les appelle des "Jupiters chauds".

41. Conclusions provisoires III - Excentricité des orbites Autre surprise : la majorité des orbites planétaires sont assez ou très excentriques Orbites forment des ellipses plus ou moins allongées au lieu d'être quasi circulaires comme dans le système solaire. Explications ??? Si deux planètes migrent, elles le font à des vitesses différentes. Elles vont se rencontrer. Au cours de la rencontre l'une d'elles expulse l'autre du système planétaire. Les lois de la mécanique céleste font alors que celle qui reste a forcément une orbite elliptique.

42. La notion de zone habitable une planète située à une distance de son étoile telle que sa T ~ 300 K. suffisamment massive pour empêcher l'eau de s'échapper de la planète. • pas trop massive, sinon • eau est confinée dans des couches profondes et sans lumière • atmosphère d'hydrogène.

43. Conditions Caractéristiques de la planète : masse de une à quelques masses terrestres distance de 0,2 UA (pour les étoiles de type M) à 1,5 UA (pour les étoiles de type F) de son étoile Distance critique dépendant du type d'étoile : zone d'habitabilité de l'étoile

44. Equation de Drake

45. Equation de Drake Nciv = Fét x Ppla x Npla x Pvie x Pint x Pcom x T Fét est le taux de formation des étoiles dans la Galaxie. Il est égal au nombre d'étoiles dans la Galaxie divisé par l'âge de la Galaxie, sachant que le nombre actuel d'étoiles correspond à peu près au nombre total d'étoiles ayant existé.  de 10 à 20 par anPpla est la probabilité qu'une étoile possède des planètes  5 % Npla est le nombre moyen de planètes habitables par étoile. Cela suppose que l'étoile ait de "bonnes" caractéristiques, que la masse de la planète soit "correcte", et que la distance de la planète à l'étoile soit "correcte".  masse : 30 % , distance Pvie est la probabilité que la vie apparaisse sur une planète habitable  ??? Pint est la probabilité que l'intelligence apparaisse sur une planète où la vie est apparue  ??? Pcom est la probabilité qu'une forme de vie intelligente développe des moyens de communiquer avec d'autres mondes  25 % T est la durée pendant laquelle une telle communication peut être détectée. C'est donc la durée de vie d'une civilisation communicante.  ? ? ? Min 100 ans

46. Résultats • Un calcul optimiste donne Nciv = 20 x 5% x 0.01 x 1 x 1 x 1/4 x 108 = 250 000 • Un calcul pessimiste donne Nciv = 10 x 5% x 0.001 x 0.1% x 0.1% x 1/10 x 1000 = 5.10-8

47. Résultat • Paradoxe de FermiSi ils y en avaient, ils seraient déjà là ! • Donc Nciv vaudrait 1 puisque nous somme là, et que jusqu’à présent, nous n’avons pu communiquer avec personne dans la Galaxie

48. Comment chercher | analyse de "signaux" radio ou optiques: programmes "SETI" (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) | analyse polarimétrique des exoplanètes. Cette voie n'est pour l'instant pas explorée | analyse spectrale des exoplanètes C'est l'approche la plus élaborée.

49. Projet Seti

50. Hors de la galaxie Si nous sommes seuls dans notre Galaxie, mais pas dans l'Univers, cela n'aura un sens que si la physique évolue au point de dépasser les limitations actuelles de la relativité (rien ne peut se propager plus vite que la lumière).