Seconde Première S Terminale S Tout Niveau
Partager

Les différents types de rayonnements dans l’univers

Par Yann le 12/03/2018 Ressources > Physique-Chimie > Terminale S > Ondes et phénomènes périodiques > Les Rayonnements dans l’Univers

Qu’est-ce qu’un rayonnement ?

Un rayonnement correspond à un flux de particules, ondulatoire ou non, émis par une source. Il existe plusieurs types de rayonnement :

  • les rayonnements électromagnétiques : c’est un flux ondulatoire de photons, qui suivant la fréquence produit, une onde lumineuse (visible ou invisible pour l’humain), une onde radio, des rayons X ou même des rayons γ.
  • Les rayonnements issus de la radioactivité (désintégration d’un noyau instable en un noyau stable accompagnée de l’émission d’une particule) :
    • noyaux d’hélium pour la radioactivité α
    • électrons pour la radioactivité β-
    • positrons pour la radioactivité β+
    • photons pour la radioactivité γ
  • Les rayonnements cosmiques : constitués de protons, électrons, protons, noyaux d’hélium, neutrinos, photons…

Les types de rayonnement cosmique

Le rayonnement d’une étoile

Le rayonnement d’une étoile (comme le Soleil) est constitué de l’ensemble des ondes électromagnétiques produites (visible, infrarouge, ultraviolet…) par celle-ci, mais aussi de toutes les particules projetées dans l’espace qui constituent le vent stellaire (vent solaire pour le Soleil).

Le vent stellaire

Le vent stellaire est issu de la surface des étoiles. Le flux de particules évolue à des vitesses allant de quelques dizaines à quelques milliers de kilomètres par seconde.

Il est composé de neutrinos, particules inoffensives qui interagissent très peu avec les autres matières, mais aussi et surtout de particules chargées tels que des électrons, des protons et des particules alpha (noyaux d’hélium).

Le rayonnement électromagnétique des étoiles

La lumière émise par les étoiles possède un spectre continue c’est à dire que toute les longueurs d’onde existant y figurent. Cependant les longueurs d’onde ne sont pas réparties de manière uniforme : il existe un intervalle pour lequel l’émission de rayonnement électromagnétique est maximum. Ce maximum est situé dans la zone visible du spectre, mais il peut être plus ou moins décalé vers les infrarouges ou les ultraviolets selon la taille de l’étoile et selon son age.

Les différentes sources de rayonnement dans l’univers

Les étoiles

Ce sont les principales sources de rayonnement dans l’univers qui émettent surtout des rayonnements visibles et proches du visible (infrarouges et ultraviolets).

Le soleil est l’étoile principale source de rayonnement électromagnétique dans notre galaxie. Il produit également des rayonnements γ non négligeables.

Les supernovas

En raison des vents stellaires, les étoiles perdent continuellement de la masse au cours de leur existence. Lorsque la masse de l’étoile atteint un seuil critique, celle-ci n’a plus la structure pour soutenir toute l’énergie quelle contient.

Une supernova correspond à l’explosion d’une étoile en fin de vie et émet des rayonnements très énergétiques tels que les rayons γ, rayons X, ainsi que des rayonnements électromagnétiques visibles. L’onde de choc de la supernova permet la création de nouvelles étoiles.

Les pulsars

Ce sont des étoiles à neutrons en rotation rapide sur elles-mêmes, qui résultent d’une supernova, pouvant émettre des rayons X et des ondes radios.

Les nébuleuses

qu'est-ce qu'une nébuleuse ? Nébuleuse du crabe

Ces nuages de gaz à basse pression, ionisé et de poussière situés dans l’espace interstellaire peuvent émettre différents types de rayonnements suivant leur situations (des ondes radios jusqu’au visible en passant par les infrarouge).

Il existe deux types deux grand types de nébuleuses :

  • les nébuleuses diffuses, qui émettent ou réfléchissent des ondes lumineuses
  • les nébuleuses obscures, qui au contraire, absorbent la lumière.

Les planètes

Elles émettent principalement des rayonnements infrarouges et diffusent une partie des rayonnements reçus de leur étoile.

le rayonnement fossile

Appelé aussi fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique issus de la période du Big Bang. Il est aujourd’hui toujours observable et est composé de micro-ondes de basses températures (2.73 K).

Les interactions entre les rayonnements de l’univers et l’atmosphère terrestre.

L’atmosphère terrestre est composé de molécules gazeuses interagissant avec les rayonnements provenant de l’univers. Ils peuvent absorber ou bien en réverbérer une partie. Des particules secondaires sont également produites, appelées également gerbe atmosphérique. Elles ont la propriété de ioniser l’atmosphère, entraînant une production de photons fluorescents.

La particule secondaire la plus rencontrée est le muon. Un muon est ce qu’on appelle un électron lourd. Il a les mêmes propriétés qu’un électron tout en ayant une masse plus de 200 fois supérieure.

Aussi, le champs magnétique terrestre a également un rôle protecteur, empêchant ainsi de nombreuses particules d’y pénétrer.

Ainsi, la terre est protégée de la plupart des rayonnements de l’univers ce qui permet la vie sur terre.

Interactions entre l’atmosphère terrestre et le vent solaire

Ainsi qu’exposer un peu plus haut, la Terre est protégée par son champ magnétique (aussi appelé magnétosphère) qui empêche les particules chargées du vent solaire de rentrer dans l’atmosphère. Elles peuvent parfois pénétrer au niveau des pôles et donnent alors naissance à des phénomènes lumineux appelés aurores boréales.

Qu'est-ce-qu'une aurore boréale ? Aurore boréale en Alaska

Interactions entre l’atmosphère terrestre et les rayonnement électromagnétiques

L’atmosphère terrestre est une couche gazeuse composée de différentes espèces chimiques : dioxygène, diazote, vapeur d’eau, dioxyde de carbone, ozone…

Ces dernières sont transparentes pour certains domaines de longueurs d’ondes et opaques pour d’autres : l’atmosphère laisse principalement passer les rayonnement visibles et proches du visible (ultraviolet de grande longueur d’onde et infrarouge de faible longueur d’onde), ainsi que les ondes radio. L’observation de l’espace depuis la Terre n’est donc pas possible pour toutes les longueurs, mais l’utilisation de télescopes spatiaux (comme Hubble à et de sonde) a permis de surmonter cette difficulté.

Les détecteurs des rayonnements de l’univers

Les rayonnements issus de l’univers sont les seuls informations que nous en recevons. Il est donc primordial de pouvoir les détecter afin de mieux l’appréhender.

Il existe plusieurs types de détecteurs :

  • les détecteurs à particules, capables de détecter les différentes particules primaires ou secondaires issus des rayonnements,
  • les télescopes destinés à l’analyses des rayonnements électromagnétiques de toutes natures (UV, Visibles, Infrarouge, rayon X…)

Ces détecteurs peuvent être placés sur Terre et ne détecterons que les particules ou rayonnements ayant pu traverser l’atmosphère, ainsi que des particules secondaires. Ils peuvent également être placés hors atmosphère, sur orbite, afin de détecter les rayonnements incidents.

Qu'est-ce qu'un télescope en orbite ? Télescope Hubble en orbite.

Chaque détecteur ou télescope est spécifique d’une particule ou d’un rayonnement. Leurs données sont donc complémentaires.

Les télescopes

Un télescope est un appareil optique destiné à l’observation d’objets célestes lointains. Son invention résulte des besoins en astronomie afin de pouvoir observer les objets stellaires situés à des milliers de kilomètres de la Terre. Il permet, par un montage optique, de grossir l’image et l’intensité lumineuse de ce que l’on souhaite observer.

Il est admis que le premier télescope est apparu en 1608 en Hollande. Cette invention attire immédiatement l’attention de Galilée qui s’en procure un, avant d’en proposer une version améliorée, permettant un facteur de grossissement plus important. Il pu ainsi observer les cratères de la lune ainsi que certaines étoiles invisibles à l’œil nu.

Aujourd’hui, les télescopes ont une tout autre dimensions et permettent une observation de plus en plus précise de notre univers, même d’objets très éloignés. Le télescope de 2,54 m de diamètre de l’observatoire du mont Wilson en Californie, fondé en 1904, est un pionnier en la matière.

Il existe de nombreux types de télescopes pouvant détecter des rayonnements électromagnétiques dans tous les domaines de longueur d’ondes (pas seulement la lumière visible).

La connaissance de l’univers

Ces instruments permettent de connaitre la composition de l’univers, d’en comprendre les différents phénomènes (big bang,formation d’ étoiles, supernovas…), ainsi que d’identifier et décrire les objets stellaires (planètes, étoiles)…

Aussi, c’est par l’intermédiaire de ces nombreux télescopes et détecteurs à particules que l’histoire de l’univers a pu être en partie retracée. En effet, les observations faites aujourd’hui résultent en fait de phénomènes passés, en raison du grand éloignement des objets céleste d’étude. En effet, si la propagation de la lumière parait instantanée à l’œil humain, elle ne l’est pas en réalité.

Si la lune et le soleil sont suffisamment proches pour être observées quasiment en temps réel, ce n’est pas le cas pour les étoiles. La distance des étoiles à la terre est souvent exprimée en année lumière (la durée qu’il faut pour y accéder si l’on va à la vitesse de la lumière), cela permet d’évaluer la date réelle de l’observation. Par exemple l’étoile la plus proche, Proxima de Centaure est à 4,2 années lumières, ce qui signifie que l’image qui nous parvient à l’œil est ancienne d’environ 4 ans. Les télescopes les plus performants permettent actuellement d’observer des objets célestes situées au plus loin à la distance impressionnante d’environ 13 milliard d’années lumières.

Objets célestesLuneSoleilProxima de CentaureGrande ourseEtoile polaire
Distance1,25 seconde lumière8 minutes lumière4,2 années lumières84 années lumières433 années lumières

 

Pour accéder à la suite du cours et améliorations inscrivez-vous

Partager

Nos lecteurs apprécient cet article
Cet article vous a-t-il apporté les informations que vous cherchiez ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (moyenne de 3,76 sur 5 pour 21 votes)
Loading...

Poster un Commentaire

avatar