4.2



Observer l'espace avec le télescope Hubble.
Bas S Antilles 09/2016.

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Hubble dévoile la photo la plus colorée de l'univers.
L'image [...] est un assemblage de 841 photos prises entre 2003 et 2012, ciblant un point précis de notre univers. Elle affiche plus de 10 000 galaxies.
Des premières versions de cette image avaient déja été publiées, d'abord en 2004, puis en 2009. Elles présentaient alors ces 10 000 galaxies grâce à l'enregistrement de leur lumière visible et de leurs rayons infrarouges. Depuis, Hubble a pu prendre d'autres photos incluant la captation des rayonnements UV, grâce à la caméra Wide Field Camera 3 installée en 2009.

Alors que l'enregistrement de la lumière infrarouge avait pu permettre d'observer des objets célestes qui se sont créés très tôt dans l'histoire de l'univers, environ 600 millions d'années après le big bang, celui des signaux ultraviolets permet d'ajouter aux données de cette image la lumière des corps célestes présents dans ces galaxies qui existaient sur une période allant de 5 à 10 milliards d'années ( soit le temps mis par les rayonnements UV émanant de ces étoiles pour parvenir jusqu'à l'objectif de Hubble ).
Le rayonnement UV émanant principalement des étoiles les plus larges, chaudes et jeunes qui se forment dans les galaxies après la création de ces dernières.
D'après un article du journal Le Monde.
1. Quelles sont les informations supplémentaires apportées par l'interprétation des images obtenues en 2014 ?
Le canal ultraviolet permet d'étudier la formation d'étoiles dans les galaxies proches.
2. Les derniers filtres ajoutés au téléscope Hubble permettent de capter les photons dont l'énergie est comprise entre 5,92 10-19 J et 1,32 10-16 J. Vérifier que ces filtres permettent de capter les photons correspondant au rayonnement UV dont le domaine de longueur d'onde est compris entre 10 nm et 400 nm.
l = h c / E = 6,63 10-34 * 3,00 108 / (5,92 10-19) = 3,36 10-7 m = 337 nm.
l = h c / E = 6,63 10-34 * 3,00 108 / (1,32 10-16) = 1,51 10-9 m = 1,51 nm.
3. L'image obtenue en 2014 aurait-elle pu être obtenue par un télescope situé sur Terre ?

Non, l'atmosphère absorbe pratiquement  tous les rayons UV dont les longueurs d'onde sont comprises entre 10  et 400 nm





4. Comment est modifiée la lumière parçue sur Terre par rapport à la lumière émise par l'étoile, en fonction de leur mouvement relatif ?
En raison de l'expansion de l'univers, les galaxies s'éloignent de la Terre. Le spectre d'une étoile, observé depuis la Terre, est décalé vers les plus grandes longueurs d'onde. ( vers le rouge ).
5. Quel phénomène est associé à cette modification ? Donner un exemple de ce type de phénomène observable sur terre.
Par effet Doppler, la fréquence d'un son perçue par un observateur immobile est plus petite que la fréquence du son émis par un véhicule en mouvement qui s'éloigne de l'observateur.











6. La plus vieille galaxie repérée à ce jour grâce au télescope Hubble se situe à environ 10 milliars d'année lumière de la terre. Son décalage spectral ( redshift ) est de 7,6. On considère une jeune étoile située dans cette galaxie et dont la température de surface est de 42 400 K.
6.1. L'intensité maximale du spectre électromagnétique de cette étoile sera-t-elle observée par le télescope Hubble dans le domaine UV, visible ou IR ?
Loi de Wien : lmax T = 2,90 10-3.
lmax = 2,90 10-3 / 42400 = 6,84 10-8 m = 68,4 nm ( observé dans le référentiel de l'étoile ).
Le spectre observé depuis la terre est décalé vers les plus grandes longueurs d'onde.
z = (l -l0 ) /l0.
l : longueur d'onde capté par le récepteur.
l0 : longueur d'onde du rayonnement émis par la source.
z : redshift.
l =(z+1) l0=8,6 *68,4 ~588 nm.
Cette valeur appartient au domaine visible [ 400 nm ; 800 nm ].
6.2. En déduire s'il est possible d'observer des étoiles jeunes dans les galaxies plus anciennes que 10 milliards d'années en utilisant le rayonnement UV.
Non, cette observation doit être réalisée dans le domaine visible ou IR.


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