20PYSCOPO1 EXERCICE III : DÉTECTION D’EXOPLANÈTES (5 points)

« 20PYSCOPO1 EXERCICE III : DÉTECTION D’EXOPLANÈTES (5 points) L’observation des astres lointains comme les exoplanètes s’améliore.

Dans la plupart des cas, le recours à une méthode indirecte est nécessaire.

Des méthodes de détection directe sont aujourd’hui cependant possibles grâce à l’utilisation de l’optique adaptative.

En effet cette technique permet de corriger les déformations des images dues aux perturbations atmosphériques. 1.

Nécessité de l’optique adaptative Les photographies de planètes tournant autour d’autres étoiles que le Soleil sont rares en raison de leur extraordinaire éloignement qui les rend pour la plupart invisibles à nos yeux, même avec les plus puissants télescopes du monde. En Arizona, le Large Binocular Telescope (LBT) a fourni une image inédite du système de l’étoile HR 8799.

Ce dernier, situé à 130 années-lumière de la Terre dans la constellation de Pégase, compte au moins quatre planètes, la plus proche de l’étoile HR 8799 étant à une distance de 24 unités astronomiques de celle-ci. Ces astres ont pu être observés relativement facilement car ils sont presque aussi lumineux en infrarouge que l’étoile qui les éclaire et ont une taille plus grande que celle de Jupiter. Existe-t-il, autour de l’étoile HR 8799, d’autres planètes plus petites, plus proches de leur étoile et de plus faible signature infrarouge, comme la Terre, Vénus ou Mars ? D’après un article de la revue Sciences et vie Données :  Une unité astronomique vaut 150  109 m  Une année de lumière vaut 9,5  1015 m  Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,0  108 m.s-1 1.1.

L’image d’un point donnée par un instrument d’optique n’est pas un point, mais une tache entourée d’anneaux. Cette figure est appelée tache d’Airy. Comment appelle-t-on ce phénomène? Quels sont les paramètres qui influent sur ce phénomène ? Tache d’Airy 1.2.

À partir des données de l’énoncé, calculer l’angle  entre les directions d’observation de l’étoile HR 8799 et de sa planète la plus proche, schématisées ci-dessous. Planète  Étoile œil Page 10 sur 14 20PYSCOPO1 1.3.

La performance d’un instrument d’optique dépend de sa capacité à distinguer deux points proches. On appelle pouvoir de résolution R d’un instrument d’optique, l’écart angulaire minimal entre deux points que l’instrument peut séparer.

Il est défini par la 1,22 relation : R = où D est le diamètre de l’instrument d’optique et , la longueur d’onde de la lumière reçue. Selon la valeur de l’angle  entre les directions d’observation de deux points lumineux, on observera les images suivantes :  R D’après le site www.sciencesetavenir.fr Le télescope LBT a un diamètre de 8,4 m mais, en raison des perturbations atmosphériques, son pouvoir de résolution est équivalent à celui d’un télescope de 20 cm, pour une longueur d’onde d’observation de 1000 nm. Montrer la nécessité d’avoir recours à l’optique adaptative. 2.

L’effet Doppler-Fizeau pour étudier les objets célestes La présence d’une exoplanète peut induire un mouvement circulaire de son étoile. C’est l’étude du mouvement de cette.... »