Que peut-on connaître d'une étoile à partir de son observation

[Lucas1283]

Bonjour,

 

Enseignant en lycée, mes élèves préparent en ce moment leur sujet de Grand Oral, un exposé de 5 minutes sur un sujet en liant avec les spécialités qu'ils ont choisies.

 

Une de mes élèves aimerait parler des étoiles, et le titre de sa présentation est "Que peut-on connaître d'une étoile à partir de son observation ?"

 

Son exposé est construit de la manière suivante. Grossièrement :

 

1) en obtenant le spectre d'une étoile, elle arrive à déterminer sa température de surface. En supposant qu'une étoile est un corps noir (approximation) ell justifie cela.

 

2) Grâce à sa luminosité / magnitude apparente, et à sa distance elle peux obtenir sa magnitude absolue / luminosité intrinsèque. Cependant il lui faut trouver la distance entre l'étoile et la Terre, et c'est là où elle parle des céphéides, des étoiles pulsantes dont on peut déduire la magnitude absolue à partir de la période de pulsation.

 

3) Une fois son spectre / T° et sa Magnitude absolue obtenus, elle peut placer cette étoile sur un diagramme HR et en déduire de quel type d'étoile il s'agit.

 

J'ai donc plusieurs questions : 

 

- Est-ce que son raisonnement est correct ?

- Le diagramme HR lui permet-il de déduire, même très grossièrement où l'étoile en est de son cycle de vie ?

- Peut-on déduire, à partir de ce cycle de vie, et du spectre, la composition de l'étoile (en parlant de nucléosynthèse et en en déduisant grossièrement les éléments présents dans l'étoile)

- Peut-on à partir de la position dans le diagramme HR, de la T° et de la luminosité en déduire le rayon et / ou la masse de l'étoile ?

 

En vous remerciant d'avance pour vos réponses.

['Bruno]

Bonjour !

 

Il y a 2 heures, Lucas1283 a dit :

- Est-ce que son raisonnement est correct ?

 

Ce qui me gêne, c'est le 2) : les céphéides sont un peu hors-sujet ici, sauf cas particulier (observation de céphéide, ou d'un amas d'étoile contenant une céphéide). En fait, les céphéides sont utiles pour déterminer la distance d'amas d'étoiles et de galaxies (en trouvant des céphéides dedans).

 

Pour trouver la distance d'une étoile, on utilise la parallaxe si elle proche, sinon son type spectral : de son type spectral on en déduit sa magnitude absolue, et de sa magnitude absolue et sa magnitude apparente, on en déduit sa distance.

 

Par exemple Deneb, trop lointaine pour avoir une parallaxe précise, est une supergéante bleue d'après son spectre, or on connaît la magnitude absolue d'une supergéante bleue, on en déduit une valeur approchée de sa distance : m - M = 5 log d (ou le contraire).

 

(Et comment connait-on les magnitudes absolues en fonction des types spectraux ? Ça a été calibré à partir d'étoiles dont on connaît la distance grâce à la parallaxe, ou bien à partir d'amas ouverts. Les étoiles dans un amas ouvert ont un mouvement propre qui diverge depuis un point que l'on peut déterminer, et la façon dont elles divergent donne leur distance.)

 

Il y a 2 heures, Lucas1283 a dit :

- Le diagramme HR lui permet-il de déduire, même très grossièrement où l'étoile en est de son cycle de vie ?

 

Oui si l'étoile est au début de sa vie ou bien en fin de vie. Si elle n'est ni l'un ni l'autre, elle est sur la séquence principale et on ne peut pas en dire plus. Par exemple le Soleil va rester près de 10 milliards d'années sur la séquence principale. Mais la spectroscopie permet d'en savoir plus, peut-être en mesurant l'abondance des éléments lourds ou quelque chose comme ça.

 

Il y a 2 heures, Lucas1283 a dit :

- Peut-on déduire, à partir de ce cycle de vie, et du spectre, la composition de l'étoile (en parlant de nucléosynthèse et en en déduisant grossièrement les éléments présents dans l'étoile)

 

Oui, on déduit plein de choses à partir du spectre...

 

Il y a 2 heures, Lucas1283 a dit :

- Peut-on à partir de la position dans le diagramme HR, de la T° et de la luminosité en déduire le rayon et / ou la masse de l'étoile ?

 

Oui : il existe des relations masse/luminosité et diamètre/luminosité.

Voir par exemple Clefs pour l'astronomie, de J.-C. Pecker, un vieux livre qu'on trouve peut-être dans les bibliothèques et qui est lisible par un élève de terminale motivé (il y a quelques formules, mais pas de calculs).

 

[Lucas1283]

Merci beaucoup pour cette réponse complète et très instructive.

[Fred_76]

Le 11/06/2022 à 12:02, Lucas1283 a dit :

Grand Oral, un exposé de 5 minutes

On appelle ça « Grand » oral ???? 😮😮😮

[Lucas1283]

Le 12/06/2022 à 16:36, Fred_76 a dit :

On appelle ça « Grand » oral ???? 😮😮😮

 

Ohhhhh il ne faut pas me lancer là-dessus. Ce GRAND oral illustre toute la bêtise marketing (eux appellent ça pédagogique) de notre magnifique gouvernement. Au moins, nos élèves, et leurs enseignants, font ce qu'ils peuvent pour limiter la vacuité d'une telle épreuve.