Cours théorique (Fil rouge)

Après une présentation de quelques éléments sur l'histoire de la spectroscopie, nous détaillerons les principes physiques mis en oeuvre dans les spectroscopes.Quelques expériences seront présentées. Les caractéristiques des raies spectrales seront ensuite décrites afin de comprendre la très grande diversité des informations fournies par les spectres d'étoiles ou de galaxies. La richesse de la spectroscopie sera enfin illustrée par de nombreux exemples concernant des astres très variés: étoiles, nuages interstellaires, galaxies etc.

par Patrick BOISSE

Professeur de physique et d'astrophysique à l'université Pierre et Marie Curie, Astro-physicien à l'IAP (Institut d'astrophysique de Paris).

Des activités pratiques basées sur des spectres observés récemment seront proposées. Il s'agira d'identifier les raies d'abs-orption provoquées par un nuage interstellaire dans le spectre d'une étoile, ou par une galaxie dans le spectre d'un quasar, puis d'exploiter les caractéristiques de ces raies pour mesurer par exemple l'abondance relative de certains éléments, la vitesse relative des différentes parties du nuage ou encore les variations avec le temps cosmique des constantes de la physique.

par Patrick BOISSE

Professeur de physique et d'astrophysique à l'université Pierre et Marie Curie, Astro-physicien à l'IAP (Institut d'astrophysique de Paris).

Des neutrinos jusqu'aux relations soleil-terre, la physique solaire a connu, au cours de ces 20 dernières années de formidables évolutions essentiellement grâce au satellite SOHO et au Télescope Thémis. La mission spatiale SDO (lancée en février 2010), ainsi que le projet de télescope géant « European Solar Telescope » (EST) de 4 m d’ouverture viendront encore enrichir nos connaissances.

par Frédéric PALETOU

Astronome à l’Observatoire Midi- Pyrénées, Frédéric Paletou anime l’équipe « Magnétisme solaire et stellaire ». Il travaille sur le futur télescope solaire européen (EST) et est responsable scientifique de la base de données solaires et stellaires sol Bass 2000.

Il y a environ 4.500 millions d'années, les premiers minéraux condensaient à partir d'un gaz chaud autour du jeune soleil. Certains de ces grains sont préservés dans les météorites qui tombent chaque année sur notre Terre, fournissant de précieux indices concernant le début de l'histoire de notre système solaire. La caractérisation de ces objets au laboratoire avec des moyens analytiques de plus en plus performants permet un aperçu précis de la chronologie de la construction planétaire. Un résumé de découvertes récentes et parfois surprenantes sera présenté.

par Michaël TOPLIS

Diplômé des Universités de Cambridge et de Bristol, Michaël Toplis est actuellement directeur de recherche à l’Observatoire Midi-Pyrénées (laboratoire Dynamique terrestre et planétaire).

Dans sa théorie du ciel, le philosophe Emmanuel Kant propose dès 1755 que certaines nébuleuses du ciel soient, en réalité, d'autres univers séparés les uns des autres. Depuis, cette intuition géniale a été confirmée. Pourtant les galaxies continuent de résister aux assauts de nos télescopes. D'impressionnantes avancées ont été réalisées au cours des dernières 20 années mais l'honnêteté oblige à reconnaître que, loin d'avoir résolu le mystère des univers-îles, nous sommes aujourd'hui confrontés à des forces dont nous n'avions pas soupçonné le rôle par le passé: le coeur des galaxies abrite un trou noir super-massif qui semble régner en maître sur leur naissance et leur formation stellaire, des filaments intergalactiques de gaz invisible s'étendant sur des millions d'annéeslumière se jouent des galaxies comme des diabolos, des phénomènes d'une violence extrême engendrent ou parfois détruisent les sources de lumière que sont les étoiles de ces galaxies.

par David ELBAZ

Astrophysicien, chef du laboratoire Cosmologie et Evolution des Galaxies au Service d'Astrophysique du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA Saclay).

Il est possible de modéliser la structure et l'évolution des étoiles de faible masse à l'aide d'une description physique relativement simple. Nous présenterons ce modèle et nous l'illustrerons sur une étoile toute particulière : le Soleil. Nous verrons comment l'hélio sismologie nous a permis de valider ce modèle standard. Nous discuterons également de ses limites ainsi que des enjeux modernes de la physique stellaire. Nous verrons ce que peuvent apporter dans ce contexte les observations d'astérosismologie menées par les missions spatiales Corot et Kepler.

par Jérôme BALLOT

Chercheur au laboratoire d'astrophysique de Toulouse-Tarbes, Jérôme BALLOT a été chercheur au Max Planck Institut für Astrophysik, Garching de 2005 à 2008. Ses domaines de recherches sont : astéroseismologie (Co-investigateur de la mission spatiale Corot, membre du Kepler Asteroseismic Science Consortium), évolution stellaire, simulations hydrodynamiques (convection dans les étoiles).

Notre système solaire est bien ordonné: les petites planètes telluriques dans la partie interne et les planètes géantes dans la partie plus externe. Nous avons longtemps pensé qu'il s'agissait d'une règle, mais les systèmes de planètes extra-solaires montrent une variété bien plus importante. Après un bilan sur ce que nous savons de la formation des planètes, nous détaillerons les méthodes de détection des planètes extrasolaires, notamment pour établir quels types de planètes nous pouvons détecter aujourd'hui et lesquels sont encore "Terra incognita".

par Xavier DELFOSSE

Astronome et membre du Conseil scientifique du laboratoire d'Astrophysique de Grenoble, membre du comité français des programmes du CFHT.

Depuis 1995 plus de 400 planètes extra-solaires ont été détectées. Les plus massives font plus de 10 fois la masse de Jupiter, et la moins massive a une masse de 2 fois celle de la Terre. A quel point sommes-nous capable de comprendre à quoi ressemblent ces planètes, leur composition et leur structure ? A quel point sont-elles semblables ou différentes de celles du système solaire ? Ces planètes sont classées en catégories : type Jupiter, type Neptune, Super-Terre, planète océan, type terrestre. Lesquelles, parmi celles-ci, peuvent-elles être classifiées comme "habitables" ? Combien de candidats à ce titre sont-ils connus aujourd'hui et pourrons-nous un jour savoir si elles hébergent ou non la vie ?

par Xavier DELFOSSE

Astronome et membre du Conseil scientifique du laboratoire d'Astrophysique de Grenoble, membre du comité français des programmes du CFHT.

Antares est un télescope à neutrinos qui est en passe d'ouvrir une nouvelle fenêtre d’observation sur l'Univers. L'exposé expliquera comment les physiciens détectent ces insaisissables particules en ayant installé leur télescope à 2500 m sous la mer Méditerranée, observant ainsi le cosmos depuis les abysses.

par Thierry STOLARCZYCK

Après avoir traqué les neutrinos solaires, puis étudié ceux produits auprès d’un accélérateur de particules au CERN, à Genève, Thierry Stolarczyk est aujourd’hui responsable scientifique à l’IRFU de l’expérience Antares, un télescope à neutrino immergé en mer Méditerranée.

Déformations de la tramemême de l'Univers, les ondes gravitationnelles sont une des manifestations les plus subtiles de la théorie de la Relativité Générale. Cependant, la première « preuve » observationnelle (mais indirecte) de leur existence ne date que d'une trentaine d'année. D'ici 10 ans, la prochaine génération d'observatoires d'ondes gravitationnelles, au sol et dans l'espace, ouvrira une nouvelle fenêtre sur l'histoire de l'Univers.

par Hubert HALLOIN

Maître de conférences à l'Université Paris 7 au sein du laboratoire AstroParticules et cosmologie. Développement d'instruments de focalisation en astrophysique nucléaire.

Le principe cosmologique est un des principes centraux dans la construction de modèles cosmologiques. Ce principe représente un a priori concernant notre position dans l'univers. Ce cours expliquera ses implications et les raisons théoriques qui le supportent puis expliquera comment il peut potentiellement être testé.

par Jean-Philippe UZAN

Cosmologiste, chercheur au CNRS, Jean-Philippe UZAN est actuellement Directeur de recherche à l’Institut d’Astrophysique de Paris. Il a cosigné 4 ouvrages et publié plus de 50 articles scientifiques.

La présence de matière et d'énergie noire dans l'univers est inférée par leur action gravitationnelle. Il est donc naturel de rechercher une alternative à leur existence en modifiant la force de gravitation, ou plus précisément la relativité générale qui en donne la description aujourd'hui la plus précise. Nous discuterons quelques aspects de ce genre de proposition en soulignant que l'astrophysique a déjà rencontré pareil dilemme au XIXe siècle conduisant d'une part à la découverte de Neptune (une hypothèse avérée de "matière noire") et d'autre part à celle de la relativité générale (une hypothèse avérée de "nouvelle gravitation").

par Cédric DEFFAYET

Docteur en physique théorique, Cédric DEFFAYET est chargé de recherche au CNRS et professeur chargé de cours à l’Ecole Polytechnique. Il édite la revue « Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ».