PRES Sorbonne Universités — Université Inter-Âges — Année 2011-2012
Astronomie & Astrophysique: observer et comprendre l’Univers
Une série de 12 cours proposés par
Frédéric Daigne
(Professeur UPMC, Institut d’Astrophysique de Paris; membre de l’Institut Universitaire de France)
&
Patrick Boissé
(Professeur UPMC, Institut d’Astrophysique de Paris; Directeur de la Faculté de Physique de l’UPMC)
Descriptif du cours :
Ce cours propose un panorama de l’astrophysique contemporaine. Quelle est aujourd’hui notre vision de l’Univers ? Quelle est sa composition aux différentes échelles : planètes, étoiles, galaxies, grandes structures, etc. Comment évolue-t-il ? Les réponses que les astrophysiciens peuvent apporter à ces questions seront présentées, en les situant dans une démarche historique et en expliquant les méthodes utilisées, les observations fondamentales et les progrès instrumentaux ou théoriques qui ont permis de révolutionner notre compréhension de l’Univers. Les nombreuses questions qui restent encore sans réponse seront également discutées, ainsi que les moyens pour essayer de les résoudre, qu’ils soient déjà mis en oeuvre ou simplement envisagés pour l’avenir.
Comprendre l’Univers et nous y situer : une aventure intellectuelle exceptionnelle pour l’humanité, à découvrir en 12 conférences accessibles à tous.
Plan du cours :
Après chaque cours (le délai peut être de 1 ou 2 jours) sont déposés les transparents du cours, et éventuellement des liens vers les films qui ont été montrés. Attention, le téléchargement des transparents (format pdf) peut prendre quelques minutes.
• Cours 1 : Introduction: qu’est ce que l’astrophysique (FD) — transparents
Le film de l’expérience de chute des corps effectuée sur la Lune : ici.
• Cours 2 : Notre étoile, le Soleil (FD) — transparents
L’animation montrant le dispositif de l’expérience de Cavendish : ici.
Les animations expliquant l’héliosismologie : ici.
Les films montrant la granulation solaire, une tache solaire, une éruption solaire, ... : ici.
• Cours 3 : De la lunette de Galilée aux télescopes spatiaux: l’observatoire en astronomie (PB) — transparents
• Cours 4 : Panorama du système solaire (FD) — transparents
Le film de Paul Hewitt sur la conservation du moment cinétique : ici.
Le film de la tempête de poussière observée par le rover Spirit sur Mars : ici.
(ce site du JPL/NASA contient beaucoup d’autres images et films spectaculaires sur l’exploration
de Mars par les rovers Spirit et Opportunity - en particulier le film «90 sols en 90 secondes» : ici).
L’animation illustrant la descente de la sonde Huygens sur Titan : ici.
(ce site de l’ESA contient beaucoup d’autres images et films sur la mission Cassini-Huygens vers
Saturne et Titan : ici).
Le film de la rotation de l’astéroïde Vesta observé par la sonde Dawn : ici.
• Cours 5 : A la recherche d’autres mondes: la quête des exoplanètes (FD) — transparents
Le film du coucher de soleil sur Osiris : ici
Le satellite CoRoT (CNES/ESA) : ici (site ESA ; le site CNES est donné au cours suivant)
Le satellite Kepler (NASA) : ici
Le spectrographe HARPS (ESO) : ici
Le Projet Extremely-Large-Telescope ELT (ESO) : ici
Le projet Darwin (ESA) : ici (projet abandonné)
• Cours 6 : Vie et mort des étoiles (FD) — transparents
Le site « astrophysique sur mesure » de l’Observatoire de Paris : ici
(ce site propose des formations en ligne : astronomie et mécanique céleste & fenêtres sur l’Univers)
→animation illustrant les binaires visuelles (Sirius A & B) : ici
→animation illustrant les binaires à éclipses : ici
→animation illustrant les binaires spectroscopiques : ici.
Le site sur le cours d’astrophysique de G. Rieke à l’Université d’Arizona : ici
(avec plusieurs animations semblables aux précédentes)
Le site de la mission CoRoT (CNES/ESA) : ici (site CNES ; le site ESA est donné au cours précédent)
→pages sur l’astéro-sismologie : ici
• Cours 7 : Explosions et monstres cosmiques: supernovae, étoiles à neutrons et trous noirs (FD) — transparents
Note: le document pdf ne comporte que les transparents utilisés lors du cours du 12 décembre 2011.
Les transparents suivants, et le résumé du cours n°7, seront mis en ligne après le cours du 16 janvier 2011.
• Cours 8 : Les nuages interstellaires et la formation des étoiles (PB) — transparents
• Cours 9 : La Voie Lactée et les galaxies proches (FD) — transparents (avec la fin du Cours 7)
Le film du mouvement des étoiles au Centre Galactique mettant en évidence la présence
d’un trou noir supermassif : ici. Le lien vers la vidéo est en bas à droite de la page.
• Cours 10 : L’Univers lointain (PB) — transparents
• Cours 11 : La cosmologie moderne: un Univers en évolution (FD) — transparents : partie 1 & partie 2
→Quelques pistes bibliographiques supplémentaires ont été ajoutées à la liste ci-dessous.
→Le site sur les simulations numériques de la formation des grandes structures d’où sont tirés les films
montrés pendant le cours : ici.
→Les photographies de l’amphi prises pendant le cours avec la caméra infrarouge à 10 microns :
• Cours 12 : Conclusion: les défis pour l’astrophysique contemporaine (FD & PB) — transparents
Quelques liens :
• L’astronomical picture of the day (NASA) : chaque jour une image astronomique et son explication
• Les plus belles images des télescopes européens de l’ESO : chaque image est commentée
• Le catalogue Messier en images : le ciel ne contient pas que des étoiles. Ce catalogue, établi par l’astronome français Charles Messier (1730-1817) donne une liste d’environ une centaine d’objets diffus, la plupart accessibles à l’observation en amateur.
• La Société Astronomique de France (SAF) : fondée par Camille Flammarion en 1887, elle propose des conférences, des séances d’observation, etc. Elle édite une revue mensuelle, l’Astronomie.
Bibliographie (en langue française) :
• « L’Univers dévoilé » - James Lequeux - Collection « Sciences & Histoire », Editions EDP Sciences : un livre écrit par un astronome de l’observatoire de Paris, qui raconte l’histoire des progrès spectaculaires réalisés en astronomie depuis le début du XXe siècle, sous une forme simple et agréable, sans négliger pour autant la rigueur scientifique.
• « Panorama de la physique » - Gilbert Pietryk - Collection « Pour la Science », Editions Belin : un livre plus général, très agréable à lire. Il est écrit par le doyen de l’Inspection Générale des Sciences Physiques. Le livre dresse un panorama de la recherche contemporaine en physique. Il est organisé en 7 grandes parties thématiques et la première est consacrée à l’astrophysique.
• « Astronomie, astrophysique: une introduction » - Agnès Acker - Collection « Sciences Sup », Editions Dunod : un livre plus exigeant quant aux pré-requis en physique, qui est un cours d’introduction à l’astrophysique de niveau Licence 3 / Master 1, écrit par un professeur de l’université de Strasbourg, qui travaille à l’Observatoire de Strasbourg et enseigne l’astronomie de nombreuses années.
Trois livres supplémentaires cités au cours n°5 :
• « Le ciel et les étoiles sans complexe » - Alain Lecavelier & Emilie Martin - Editions Hugo&Cie : un livre écrit par un chercheur de l’IAP et une journaliste de Ciel & Espace. On y trouvera en particulier des réponses très pédagogiques aux questions « pourquoi le ciel est bleu ? », « pourquoi le Soleil qui se couche est rouge ? », « pourquoi les nuages sont blancs ? », « qu’est ce que le rayon vert et comment l’observer ? », etc.
• « Mais où est donc le temple du Soleil ? Enquête scientifique au pays de Hergé » - Roland Lehoucq & Robert Mochkovitch - Editions Flammarion : deux chercheurs, dont un de l’IAP (R.M.), discutent la science, et l’astronomie en particulier, dans les albums de Tintin. Le lecteur y apprend en particulier que l’album « Le Temple du Soleil » contient suffisamment d’informations astronomiques pour déduire l’emplacement du temple, pourtant tenu secret ...
• « Voyages dans le futur - L’aventure cosmique de l’humanité » - Nicolas Prantzos - Editions du Seuil : un chercheur de l’IAP aborde la question de la fin des temps (pour l’humanité, pour l’Univers) de manière scientifique. Il y discute également certaines oeuvres de science fiction.
Quelques références supplémentaires à la suite du cours n°11 :
• « Le ciel à découvert » - ouvrage collectif sous la direction de Jean Audouze - CNRS Editions : un ouvrage collectif paru en 2010 à la suite de l’Année Mondiale de l’Astronomie en 2011. Il dresse un panorama assez complet de l’astrophysique contemporaine, avec une partie entière consacrée à la cosmologie. La grande majorité des chapitres sont accessibles à tous.
• « L’Univers a-t’il une forme ? » - Roland Lehoucq - Flammarion : un livre accessible qui s’intéresse à un aspect particulier : la topologie de l’Univers à grande échelle.
• « Les trois premières minutes de l’Univers » - Steven Weinberg - Points Science : un livre qui date de 1988 et qui n’inclut donc pas les observations les plus récentes mais qui est très bien écrit et très clair. Une très bonne façon de découvrir la cosmologie primordiale.
• « Dernières nouvelles du cosmos » - Hubert Reeves - Points Science : là encore, le livre date de 1994 et n’est donc pas à jour sur le plan observationnel, mais sa présentation de la théorie du Big Bang est très claire.
• « L’invention du Big Bang » - Jean-Pierre Luminet - Points Science : un ouvrage sur les aspects historiques de la construction de la cosmologie moderne, avec un accent sur les textes historiques.
• « An introduction to modern cosmology » - Andrew Liddle - Wiley : un ouvrage très clair et récent, mais plus difficile, avec des pré-requis en physique (niveau Licence) mais sans nécessité de connaître la relativité générale.
→L’animation montrant l’expansion, avec 3 galaxies et leur rayonnement (cf. transparents, partie 1)