Raie Lyman-alpha d'un quasar
Difficulté : ☆
Temps : 20 min
La raie du quasar PKS 2000-330 est observée à la longueur d'onde , et non à la longueur d'onde au repos .
Question 1)
Déterminer le module de ce quasar, ainsi que son facteur relativiste .
AideSolution
Revoir la page de cours reliant à ... allez, on est sympa :
L'application de la définition :
donne et .
Question 2)
En déduire sa distance , en appliquant la relation de Hubble .
avec .
Solution
L'application numérique donne simplement :
Chaud devant !
Difficulté : ☆
Temps : 25 min
Le fond cosmologique présente actuellement une température de l'ordre de 3 K, alors qu'elle était de 3000 K à l'époque de la recombinaison. A cette époque, les électrons et les protons se sont recombinés pour former les atomes neutres d'hydrogène. Avant, l'agitation thermique liée à des températures plus élevées interdisait cette recombinaison et l'Univers était un plasma principalement composé de protons et d'électrons.
Question 1)
Déterminer le décalage spectral à l'époque de la recombinaison.
AideSolution
Appliquer d'abord la loi de déplacement de Wien
L'application de la loi de Wien donne une variation de l'émission maximale du corps noir cosmologique dans le rapport inverse des températures.
La température ayant diminué d'un facteur 1000, la longueur d'onde a augmenté d'un facteur 1000. On en déduit le décalage spectral :
Question 2)
Déterminer le facteur correspondant.
AideSolution
Application directe du cours
L'application de la définition :
donne, en développant :
Comme , le développement limité conduit à :
D'où l'application numérique , ce qui est très rapide !
Dispersion de vitesse
Difficulté : ☆
Temps : 25 min
Le spectre ci-joint montre les raies de 7 galaxies différentiellement dispersées.
Question 1)
Etalonner le spectre, en pm/pixel, en sachant que les 3 raies principales sont identifiées à 580.0, 582.1 et 585.5 nm.
AideSolution
Procéder par règle de 3, avec l'outil proposé.
Les raies sont repérées aux positions (en pixel) :
132, 178, 253
Les intervalles spectraux, respectivement de 2100 et 5500 pm entre les raies 1 et 2 puis 1 et 3, correspondent à une mesure de 46 et 121 pixels.
La conversion et donc de l'ordre de l'ordre de 45.5 pm/px.
Question 2)
En déduire l'échelle en par pixel.
AideSolution
Application directe du cours
A 582 nm, un décalage de 45.5 pm représente une vitesse telle que :
Soit environ .
Question 3)
En déduire les dispersion en vitesse radiale de chacune des galaxies, par rapport au groupe des 3 galaxies homocinétiques.
Solution
Les décalages spectraux mesurent respectivement, en pixels :
-10, +3, +14, -6.
D'où les décalages en vitesse de -230, 70, 330, -140 km/s