Licence%20de%20Physique%20

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Licence de Physique Université des Sciences
Montpellier IIPLANÈTES ET EXOBIOLOGIEmodule
Culture généralecours I Structuration de
lUniversPr. Denis PuyGroupe de Recherche
dAstronomie et dAstrophysique du
LanguedocDenis.Puy_at_graal.univ-montp2.fr
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• I- Structuration de lUnivers
• II- Astrochimie
• III- Formation gravitationnelle
• IV- Etoiles
• V- Planètes
• VI- Exoplanètes
• VII- Exobiologie

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Structure de lUnivers ?
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Claude Ptolémée (140 )
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Nicolas Copernic (1543 )
De revolutionibus orbium coelestium
Un système de cet ordre ne paraît ni suffisamment
complet, ni suffisamment agréable à l'esprit.
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William Herschel (1781)
découverte dUranus
Observation de notre région détoiles
Introduction du concept dUnivers-Iles, galaxies
(amas détoiles) Influence dEmmanuel Kant
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Le concept dUnivers
Harlow Shapley (1910) affirme que le Soleil n'est
pas au centre de notre Galaxie, mais il continue
cependant de voir l'univers comme une seule
galaxie.
Herbert Curtis montre que les nébuleuses sont
extra galactiques (explosion de novae dans la
direction de la nébuleuse dAndromède).
Edwin Hubble (1915) montre le caractère multiple
de ces Galaxies. LUnivers est constitué de
galaxies.
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Nébuleuse dAndromède
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Galaxie des chiens de chasse
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Centaurus
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Abell 1689
Amas de Virgo
Amas du Quintet
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Quel mécanisme structure lUnivers aux grandes
échelles ?
De Lapparent, Huchra et Geller (1989)
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Concept de force de gravitation Deux corps
massiques sattirent à raison du carré
inverse de leur distance respective et
proportionnellement qu produit de leur masse ??
??
F r -2
Isaac Newton (1710)
petit problème Origine de cette force ?
Néga hypothesis
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Gravitation comme déformation de lespace
Albert Einstein (1905)
Energie ? Espace
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Lexpansion de lUnivers(cadre théorique
1917-1922)
Alexander Friedmann (1888-1925)
Etablissement dune métrique globale dun
Univers homogène et isotrope Evidence théorique
dun Univers en expansion
Georges Lemaître 1894-1966
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Taux dexpansion et la manière dont lUnivers
se dilate dépendent la quantité dénergie de
lUnivers
constituants énergétiques radiation, matière,
autres
LUnivers a une courbure nulle univers
Euclidien mise en évidence par Boomerang
(2001) et WMAP (2004)
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Lexpansion de lUnivers(mise en évidence
observationnelle 1929-1936)
Edwin Hubble (1889-1953)
Milton Humason (1891-1973)
spectre décalé des galaxies vers le rouge
? Expansion de lUnivers ?
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Théorie du Big Bang
Georges Gamow (1904-1968)

• A une époque antérieure
• diamètre de lUnivers plus petit
• température plus importante
• densité plus importante

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Etapes primordiales
Univers en expansion !!! Température et densité
diminuent au cours du temps Succession de
transitions de phases (découplage des
intéractions)

• 10-6 s transition quarks-hadrons
• (confinement des quarks en hadrons protons,
  neutrons)
• 10-2 s transparence des neutrinos
• (rupture de léquilibre protonélectron ?
  neutron neutrino)

• 1 s La température devient inférieure
• à lénergie de liaison du Deutérium
• peu à peu première réaction de fusion
• neutron proton ? DEUTERIUM
• 100 s début de la nucléosynthèse

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Nucléosynthèse primordiale
noyaux formés H ? 89 He ? 11 D ? 3x10-5
Li ? 3x10-10 trace de B et Be
t 5 minutes FIN DE LA NUCLÉOSYNTHÈSE les
autres éléments sont synthétisés beaucoup plus
tard au sein des étoiles.
La barrière Coulombienne stoppe la nucléosynthèse
à la formation du bore
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Recombinaison cosmologique
Couplage thermique entre le rayonnement et la
matière via les électrons (diffusion Thomson)
e- photon ? e- photon1 photon 2
Compétition avec la recombinaison cosmologique
Peu à peu découplage thermique
rayonnement-matière
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Découplage thermique
Le rayonnement moyen est plus chaud que la
matière.
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Rayonnement de fond cosmologique
1 mois Thermalisation des photons g
Distribution thermique (corps noir)
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Rayonnement de fond cosmologique
prédit par la théorie de Gamow (1950) observé par
Penzias et Wilson (1965) confirmé par le
satellite COBE (1991)
Tfond 2.735 K (-270 oC)
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Gaz primordial
t7000 ans température30 000 K
densité3 millions particules par cm3 (air
ambiant qq milliards de trilliards par cm3)
Eléments H, D, He , Li

• Peu à peu un réseau de réactions entre en action
• Cinétique chimique
• Influence du rayonnement
• Expansion de lUniversChimie hors équilibre

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Puy (2001)
Les molécules H2 , HD et LiH apparaissent à
environ 450 000 ans après le Big Bang (bien
avant les premières structures)