Synopsis du cours PHYS-F-105 (2-0-0-0-0)

La Structure de l'Univers

A. Jorissen



Ce cours d’astronomie descriptive procure une culture générale en astronomie. Il présente les différents objets qui peuplent l’univers, mettant en lumière la hiérarchisation de celui-ci: système planète-satellite, système planétaire, galaxie, amas de galaxies, superamas de galaxies, structure filamentaire à grande échelle. A chaque niveau, les objets les plus photogéniques sont présentés, tandis que l’utilisation des mathématiques est réduite au minimum. Des compléments plus mathématiques sont cependant proposés aux étudiants mathématiciens et physiciens, sur base volontaire.

Des éléments relevant d’autres sciences sont incorporés chaque fois que possible: découverte de la glycine dans le milieu interstellaire (biochimie), facteurs astronomiques ayant favorisé l’évolution biologique (biologie), composition chimique du système solaire (chimie, géologie).

Le cours se base sur l’ouvrage Astronomie et Astrophysique  de Séguin & Villeneuve publié aux éditions De Boeck Université (2e édition, 2002). La bibliothèque des Sciences et Techniques dispose de quelques exemplaires, vu le coût relativement élevé de cet ouvrage (environ 65 EUR).

Le cours est présenté en format PowerPoint, et les fichiers correspondants sont mis à la disposition des étudiants sur l’intranet de l’université.

Table des matières

(Les nombres entre parenthèses renvoient aux sections correspondantes de l'ouvrage de Seguin & Villeneuve, "Astronomie et astrophysique".)

  1. Notre place dans l'univers: les puissances de dix et la hiérarchie de l'univers
    La hiérarchie de l'univers: du noyau atomique à l'horizon de l'univers observable  (Prologue)
    Petit historique de l'évolution de notre conception de l'univers (Prologue et Sect.2.10)

  2. Les apparences sont trompeuses
    • Mouvement nocturne des étoiles (rotation de la voûte céleste) :
    • sphère des fixes en rotation autour de la Terre ? (Chapitre 0)
    • Mouvement apparent annuel du Soleil: les saisons (0.4)
    • Mouvement des planètes:
      • zodiaque et astrologie (1.1, 1.2 et 7.2)
      • Systéme géocentrique… (0.3, 1.2, 1.3)
      • … aussi bon que le modéle héliocentrique (1.3 à 1.7, 3.1 à 3.4)
      • La mesure des distances stellaires (2.5 à 2.7)

  3. Le monde des étoiles
    Le soleil, une étoile banale (Chapitre 6)
    • Le diagramme de Hertzsprung-Russell (6.7)
    • Rayon, luminosité, température, masse (6.1, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4)
    • Rayonnement de corps noir (4.1, 4.2, 4.3)
    • Surface des étoiles (6.6) :
      • photosphère, chromosphère, couronne
      • Taches, protubérances, éruptions, vent
      • Activité solaire: cycle undécennal
    • Interactions Soleil-Terre: ceintures de Van Allen, aurores  (11.3)
    • Nucléosynthèse et sources d'énergie stellaires (6.1, 6.4)
    • Composition chimique du soleil et du système solaire (6.4)

  4. L'évolution des étoiles
    • Etoiles de 1 Mo (7 .4)
      • Nébuleuses planétaires, naines blanches
    • Etoiles de 25 M0 (7 .5)
      • Supernovae, étoiles à neutrons  (7.7, 7.8)
      • Pulsars  (4.8, 7.7)
      • Trous noirs (7.8, 8.5)
    • Résumé de l'évolution stellaire (7.1, 7.3)

  5. Formation des étoiles
    • Matière interstellaire: constituants (7.1)
    • Matière interstellaire : détection (7.1)
    • Formation des étoiles (7.2)
    • Planètes: sous-produits de la formation des étoiles (14.3)

  6. Le système solaire
    • Formation des planètes (14.3)
    • Relations avec morphologie des planètes (14.1, 14.2)
    • Exoplanètes (14.4)
    • Structure des planètes (13.2, 14.1)
    • Atmosphères planétaires (11.7, 12.4, 12.6, 13.2)
    • Températures planétaires (11.6, Compl. 11.1)
      • Effet de serre (11.6, 12.4)
    • Effets de marée et conséquences (11.9, 13.6)
      • Système Terre-Lune
      • Ralentissement rotation de la Terre
      • Précession des équinoxes (0.8)
      • Formation des anneaux et limite de Roche (11.9, 13.7)
      • Volcanisme d’Io (13.2)
    • Petits corps du systéme solaire (12.7, 13.8)
      • Ceinture d'astéroïdes (12.7)
      • Météor
      • Comètes (13.8, 13.9)
      • Ceinture de Kuiper (13.8)
      • Nuage de Oort (13.9)

  7. Sommes-nous seuls ? (Epilogue)
    • Formule de Drake
    • Méthodes de détection des exoplanètes  (4.7, 5.2, 14.4, Compl. 4.4)
    • Propriétés des exoplanètes (14.4)
    • Conditions propices au développement de la vie (12.6, 13.2)
    • Paradoxe de Fermi
    • SETI

  8. Le monde des galaxies (Chapitre 8)
    • Anatomie de la Voie Lactée (8.1)
      • Bras spiraux : constitution et origine
      • Amas globulaires
      • Populations stellaires
      • Formation de la galaxie
      • Le centre de la galaxie
        • Trou noir supermassif
    • Galaxies actives (8.5)
      • Relation collision-activité
      • Galaxies en interaction (8.4)
      • Quasars (8.5)
    • Classification des galaxies (8.3)
    • Masse des galaxies (8.1, 8.8)
      • Amas de galaxies et lentilles gravitationnelles

  9. Eléments de cosmologie
    • Le groupe local (8.2, 8. 7)
    • Le superamas local (8.2, 8. 7)
    • Amas de galaxies lointains (8. 7)
    • Superstructure de l'univers
    • Champs profonds de Hubble (8. 7)
    • Le paradoxe d'Olbers (9.1)
    • Le rayonnement de fond cosmologique (9.6)
    • Loi de Hubble et expansion de l'univers (8.6, 9.3)
    • Age de l'univers (9.3)
    • Evidences en faveur du Big Bang
    • La nucléosynthése primordiale (9.7)
    • Qu'y avait-il avant le Big Bang? (9.5)