Analyse du Spectre d’Émission d’une Étoile

Analyse du Spectre d’Émission d’une Étoile

Comprendre l’Analyse du Spectre d’Émission d’une Étoile

Les astrophysiciens étudient les spectres d’émission des étoiles pour déterminer leur composition chimique et d’autres propriétés physiques importantes comme la température.

Lorsqu’une étoile émet de la lumière, celle-ci peut être analysée pour déterminer quelles longueurs d’onde sont présentes, ce qui révèle les éléments chimiques de l’étoile.

Dans cet exercice, nous allons examiner le spectre d’émission d’une étoile hypothétique pour identifier certains éléments chimiques.

Données :

Un spectroscope attaché à un télescope a capturé le spectre d’émission de l’étoile. Le spectre montre des raies d’émission à plusieurs longueurs d’onde spécifiques du spectre visible. Les raies d’émission observées sont à 656 nm, 486 nm, 434 nm et 410 nm.

Questions :

1. Identifier l’élément chimique associé à chaque raie d’émission en utilisant le tableau des longueurs d’onde des raies d’émission caractéristiques pour l’hydrogène (série de Balmer) :

  • H-alpha : 656 nm
  • H-beta : 486 nm
  • H-gamma : 434 nm
  • H-delta : 410 nm

2. Calculer la température de surface approximative de l’étoile. Supposons que la longueur d’onde maximale d’émission soit proche de la raie H-alpha.

3. Discuter comment les raies d’émission peuvent indiquer des caractéristiques comme la température et la composition chimique de l’étoile.

Correction : Analyse du Spectre d’Émission d’une Étoile

1. Identification des éléments chimiques

Données des raies d’émission observées :

  • 656 nm
  • 486 nm
  • 434 nm
  • 410 nm

Table des longueurs d’onde des raies d’émission de l’hydrogène (série de Balmer) :

  • H-alpha : 656 nm
  • H-beta : 486 nm
  • H-gamma : 434 nm
  • H-delta : 410 nm

Correspondances :

  • 656 nm : Cette longueur d’onde correspond à la raie H-alpha de l’hydrogène, indiquant la présence de cet élément dans l’atmosphère de l’étoile.
  • 486 nm : Correspond à la raie H-beta de l’hydrogène.
  • 434 nm : Associée à la raie H-gamma de l’hydrogène.
  • 410 nm : Correspond à la raie H-delta de l’hydrogène.

2. Calcul de la température de surface de l’étoile

Utilisation de la loi de Wien :

  • Formule de la loi de Wien :

\[\lambda_{max} = \frac{b}{T}\]

  • \(b = 2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\)
  • Longueur d’onde maximale d’émission, \(\lambda_{max}\), estimée proche de la raie H-alpha : 656 nm = 656 x \(10^{-9}\) m

Calcul de la température :

\[ T = \frac{2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K}{656 \times 10^{-9} \, m} \] \[ T = \frac{2.898 \times 10^{-3}}{656 \times 10^{-9}} \] \[ T \approx 4418 \, K \]

3. Discussion sur les raies d’émission

Interprétation des raies d’émission :

  • Les raies d’émission spécifiques de l’hydrogène dans le spectre de l’étoile confirment la présence de cet élément chimique dans son atmosphère.
  • La température de surface calculée est d’environ 4418 K, ce qui est typique pour une étoile de type spectral K ou M, souvent caractérisées par une couleur rouge ou orange.
  • Ces étoiles sont plus froides par rapport à d’autres types d’étoiles comme les étoiles de type O ou B, qui sont beaucoup plus chaudes et émettent principalement dans l’ultraviolet.

Conclusion :

  • La présence de l’hydrogène et la température de surface indiquée par la raie H-alpha sont cohérentes avec une étoile relativement plus froide et moins massive, typique des étoiles de fin de séquence principale ou des étoiles géantes rouges.
  • Cette analyse spectroscopique fournit des informations cruciales sur la composition chimique, la température, et d’autres propriétés physiques de l’étoile, essentielles pour comprendre sa structure et son évolution.

Analyse du Spectre d’Émission d’une Étoile

D’autres exercices de physique terminale:

Calcul de la Célérité du Son
Calcul de la Célérité du Son

Calcul de la Célérité du Son Comprendre le Calcul de la Célérité du Son Lors d'une journée d'été, un groupe d'étudiants en physique décide de mesurer la vitesse du son dans l'air. Ils utilisent une méthode simple : l'un d'entre eux se place à une distance connue d'un...

Période d’un pendule pesant
Période d’un pendule pesant

Période d'un pendule pesant Comprendre la Période d'un pendule pesant Dans un musée, une grande horloge à pendule est exposée. Le pendule consiste en une tige rigide, sans masse, fixée à un point fixe et à une masse ponctuelle à son extrémité. Pour maintenir...

Le Paradoxe des Jumeaux de Langevin
Le Paradoxe des Jumeaux de Langevin

Le Paradoxe des Jumeaux de Langevin Comprendre Le Paradoxe des Jumeaux de Langevin Le Paradoxe des Jumeaux, souvent attribué à Paul Langevin, est une expérience de pensée qui illustre les effets de la dilatation du temps prédite par la théorie de la relativité...

Calcul de la perte de masse du Soleil
Calcul de la perte de masse du Soleil

Calcul de la perte de masse du Soleil Comprendre le Calcul de la perte de masse du Soleil Le Soleil, une étoile de type spectral G2V, est la source principale de lumière et d'énergie de notre système solaire. Au cours de sa réaction de fusion nucléaire, le Soleil...

Onde Mécanique sur une Corde
Onde Mécanique sur une Corde

Onde Mécanique sur une Corde Comprendre le calcul d'Onde Mécanique sur une Corde Une corde tendue de longueur L = 20 m est fixée à une extrémité. À l'autre extrémité, elle est mise en oscillation par un dispositif produisant une onde sinusoïdale. On mesure une...

Lancement oblique d’un projectile
Lancement oblique d’un projectile

Lancement oblique d’un projectile Comprendre le Lancement oblique d’un projectile Un athlète lance une balle depuis le sol avec une vitesse initiale inclinée par rapport à l’horizontale. On néglige les frottements de l’air. Le mouvement s’effectue dans un plan...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *