S'évaluer

Raie à 21 cm

Difficulté : ☆ Temps : 25 min

Le spectre ci-joint montre la raie à 21 cm de l'hydrogène d'une galaxie lointaine s'éloignant du Soleil. L'axe des abscisses suppose, ici, qu'une vitesse négative correspond à un éloignement.

Question 1)

Estimer la vitesse d'éloignement global de cette galaxie, puis sa distance (avec $H_0 = 70 {\,\mathrm{km\,s}}^{-1} {\,\mathrm{Mpc}}^{-1}$ ).

[2 points]

Question 2)

A quelle position a été mesurée pour cette galaxie la raie $H_\beta$ (au repos : 486 nm) ?

[1 points]

Question 3)

Estimer la vitesse de rotation moyenne de la galaxie (en précisant le critère de mesure).

[1 points]

Quasar lointain

Difficulté : ☆ Temps : 10 min

Le spectre ci-joint montre la raie Lyman alpha d'un quasar très lointain (longueur d'onde au repos : 121.6 nm). Abscisse : longueur d'onde en nm ; ordonnée : flux en unité arbitraire.

Question 1)

Estimer le décalage spectral de ce quasar.

[1 points]

Question 2)

Traduire le décalage spectral en vitesse d'éloignement.

[1 points]

Forêt Lyman-alpha

Difficulté : ☆ Temps : 30 min

Les quasars sont des sources extrêmement lumineuses et éloignées ( $z\approx4$ ), de diamètre apparent non-mesurable. Elles émettent un spectre continu, avec peu de raies d'émission. Les nuages de gaz intergalactique froid se trouvant sur la ligne de visée signent leur présence par un spectre de raies d'absorption.

Le constituant principal de ce gaz intergalactique étant l'hydrogène, dont le spectre est parfaitement connu (raies $\mathrm{Lyman}\ \alpha,\ \beta$ , ...) rend possible l'identification pour chaque nuage, de son décalage spectral et sa profondeur optique. Il faut évidemment pour cela un spectromètre à haute résolution.

Le quasar HE 2217-2818 présente une forêt de raies en absorption (voir l'appliquette basée sur des données de l'instrument UVES du VLT, avec en abscisse la longueur d'onde en nm et en ordonnée le flux en unité arbitraire), correspondant aux nuages d'hydrogène rencontrés sur la ligne de visée.

Question 1)

Déterminer les principales raies d'absorption, et en déduire les décalages spectraux de ces nuages, en supposant que la raie au repos est la raie $\mathrm{Ly}-\alpha$ de longueur d'onde au repos $\lambda_0 = 121.6 {\,\mathrm{nm}}$ . En déduire les vitesses de fuite.

[3 points]

Question 2)

Quelle information apporte la profondeur optique du nuage (retranscrite par la profondeur de la raie), et que peut-on en tirer ?

[2 points]