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Astrophysique
Les Pléiades sont un amas ouvert d’étoiles jeunes située dans la constellation du Taureau.
Les Pléiades sont un amas ouvert d’étoiles jeunes située dans la constellation du Taureau.

L’astrophysique est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de...) et l'étude des propriétés des objets de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) (étoiles, planètes, galaxies, milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités typiques...) par exemple), comme leur luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.), leur densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...), leur température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et...) et leur composition chimique.

Actuellement, les astronomes ont une formation en astrophysique (L’astrophysique est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers (étoiles, planètes, galaxies, milieu interstellaire par exemple),...) et leurs observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) sont généralement étudiées dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les...) astrophysique, de sorte qu'il y a moins de distinction entre ces deux disciplines qu'auparavant.

Disciplines de l'astrophysique

Il existe différentes disciplines en astrophysique :

  • Cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.)
  • Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des...)
  • Exobiologie (L'exobiologie (aussi appelée astrobiologie par les anglo-saxons) est une science interdisciplinaire qui a pour objet l'étude des facteurs et processus, notamment...)
  • Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :)
  • Physique stellaire (La physique stellaire est la branche de l'astrophysique qui étudie les étoiles. Elle fait intervenir des connaissances issues de la physique nucléaire,...)
  • Héliosismologie (L'héliosismologie est la discipline de l'astrophysique qui étudie les mouvements sismiques du Soleil.) et astérosismologie
  • Physique du milieu interstellaire
  • Plasmas astrophysiques
  • Physique galactique (La physique galactique est la science de l'étude de la composition, de la formation et de la dynamique des galaxies et autres amas stellaires.)
  • Technologies de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie...) (spatiale)
    • propulsion par l'antimatière (Il s'agit ici d'une approche plus "philosophique" sur les questions posées par l'antimatière, ou sur ses applications humaines. Pour une approche plus...)
    • propulsion plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes...)

L’astrophysique étant un sujet très vaste, les astrophysiciens utilisent généralement plusieurs disciplines de la physique, dont la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui...), l’électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude des phénomènes électriques et magnétiques dans leur synthèse du champ électromagnétique : le champ électromagnétique est produit par les...), la mécanique statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le...), la thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre....), la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous...), la relativité, la physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :), la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des hautes énergies car de nombreuses...), la physique atomique et moléculaire.

Historique

Copernic (1473-1543).
Copernic (1473-1543).

Aussi loin que remontent les données historiques, on y trouve des preuves de l’existence de l’astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs...). Pendant longtemps, l’astronomie était une discipline bien distincte de la physique. Dans la pensée aristotélicienne, le monde (Le mot monde peut désigner :) céleste tendait à la perfection, avec les corps célestes qui semblaient être des sphères parfaites circulants sur des orbites parfaitement circulaires, alors que le monde terrestre semble condamné à l’imperfection. Ces deux mondes ne pouvaient donc pas être liés.

Aristarque de Samos (310 av. J.-C.) - 250 av. J.-C.) fut le premier à mettre en avant l’idée selon laquelle le mouvement des corps célestes pouvait s’expliquer par la rotation des planètes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système planétaire) : les...) (dont la Terre) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...). Malheureusement, à l’époque, la vision géocentrique de l’univers prévalait et la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) héliocentrique d’Aristarque fut déclarée farfelue et hérétique. Cette vision resta en place jusqu’à ce qu’un astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) nommé Nicolas Copernic ressuscitât le modèle héliocentrique au XVIe siècle. En 1609, grâce à la lunette astronomique (Une lunette astronomique est un instrument optique qui permet d'augmenter la taille apparente et la luminosité des objets du ciel lors de leur observation.) qu'il avait inventé, Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle,...) découvrit les quatre lunes les plus brillantes de Jupiter, et démontra qu’elles tournaient tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autour de cette planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour...). Cette découverte était en complète contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) avec le dogme de l’Église (L'église peut être :) catholique de l’époque. Il n’échappa à une peine sévère qu’en prétendant que son œuvre n’était que pur travail mathématique et donc purement abstrait, contrairement à la philosophie naturelle (la physique).

Newton (1642-1727).
Newton (1642-1727).

À partir des données précises d’observations (principalement en provenance de l’observatoire de Tycho Brahe), des recherches ont été menées pour trouver une explication théorique au comportement observé. Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), seules des lois empiriques ont été formulées, telles que les lois de Kepler (En astronomie, les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement des planètes autour du Soleil, sans les expliquer. Elles ont été...) sur le mouvement planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres...) au début du XVIIe siècle. Quelques années plus tard, Isaac Newton (Sir Isaac Newton était un philosophe, mathématicien, physicien et astronome anglais né le 4 janvier 1643 du calendrier grégorien[1] au manoir de Woolsthorpe près de Grantham et mort le 31...) réussi à faire le lien entre les lois de Kepler et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de Galilée. Il découvrit en effet que les mêmes lois régissaient la dynamique des objets sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) et le mouvement des astres dans le système solaire. La mécanique céleste (Astronomie > Système solaire), application de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) newtonienne et des lois de Newton pour expliquer les lois de Kepler sur les mouvements des planètes, fut la première unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que d'autres systèmes de logique et est sans doute ce qui distingue le plus Prolog des autres langages de...) de l’astronomie et de la physique.

Après qu’Isaac (ISAAC est un algorithme capable de générer des nombres pseudo-aléatoires, tombé dans le domaine public en 1996. Son auteur, Bob Jenkins, l'a conçu de manière à ce qu'il soit assez sûr pour être utilisé en cryptographie. Cet...) Newton eut publié son livre, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, la navigation maritime (La navigation maritime concerne toute les activités humaines de circulation sur les mers et océans. On parle de navigation hauturière lorsque le navire navigue en haute mer (hors de vue de...) changea radicalement. À partir de 1670, le monde entier était mesuré à partir d’instruments modernes donnant la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) et d’horloges. Les besoins de la Marine poussaient à l’amélioration progressive des instruments et des observations astronomiques, donnant ainsi davantage de données aux scientifiques.

À la fin du XIXe siècle, on découvrit que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) du Soleil pouvait se décomposer en un spectre de lignes colorées. Des expériences avec des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a...) chauffés montrèrent par la suite que les mêmes lignes étaient présentes dans leur spectre. Ces lignes spécifiques correspondaient à un élément chimique unique. Ceci fut la preuve que les éléments chimiques présents dans le Soleil pouvaient être trouvés sur Terre. En effet, l’hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point d'ébullition est le plus bas...) fut d’abord découvert dans le spectre du Soleil, d’où son nom, et seulement ensuite sur la Terre. Au XXe siècle, la spectroscopie (l’étude de ces lignes spectrales) se développa, notamment grâce aux avancées de la physique quantique qui pouvait expliquer les observations expérimentales et astronomiques.[1]

Physique observationnelle

NGC 4414, une galaxie spirale de la constellation Coma Berenices, de 56 000 années-lumière de diamètre et située à 60 millions d'années-lumière.
NGC 4414, une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au...) spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) de la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la voûte...) Coma (Le terme « coma » signifie « sommeil profond » en grec ancien. Le coma est une abolition de la conscience et de la...) Berenices, de 56 000 années-lumière de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) et située à 60 millions d'années-lumière.

La majorité des observations en astrophysique sont effectuées en utilisant le spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en terme de fréquence, d'énergie des photons ou encore de...).

  • La radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses débuts dans les années 1930.) étudie les radiations cosmiques qui ont une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou...) d’onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) supérieure à quelques millimètres. Les ondes radios sont généralement émises par les objets froids, comme les gaz interstellaires ou les nuages de poussière. La radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par...) micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire entre l'infrarouge et les ondes de radiodiffusion. Le terme de micro-onde provient du fait que ces ondes ont une longueur d'onde plus courte celles de la bande...) du fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique provenant de l'Univers, et qui frappe la Terre de façon quasi uniforme dans toutes les directions.) provient de la lumière du Big-Bang (Le Big Bang[1] désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans que cela préjuge de...) qui subit un décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les grandes longueurs d'onde des raies spectrales et de l'ensemble du spectre – ce qui se traduit par un décalage vers le rouge pour le spectre...). Les pulsars ont été détectés en premier par les fréquences micro-ondes. L’étude de ces fréquences nécessite de très gros radiotélescopes.
  • L’astronomie infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) étudie les radiations dont la longueur d’onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...) est trop grande pour être visible et plus petite que les ondes radio (A supprimer). Les observations en infrarouge sont généralement faites avec des télescopes similaires aux télescopes optiques. Les objets étudiés à l'infrarouge sont plus froids que des étoiles, comme les planètes par exemple.
  • L’astronomie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) est la forme la plus ancienne d’astronomie. Les instruments les plus courants sont les télescopes associés à un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) à charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire...) couplée ou des spectroscopes. Comme l’atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre interfère quelque peu avec les observations faites, l’optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde grâce à un miroir déformable.) et les télescopes spatiaux ont fait leur apparition afin d’obtenir la meilleure qualité d'image possible. À cette échelle, les étoiles sont très visibles, et beaucoup de spectres chimiques peuvent être observés dans la composition chimique d’étoiles, de galaxies ou de nébuleuses.
  • L’astronomie à ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle...), à rayons X ou à rayon gamma (Les rayons gamma, symbolisés par la lettre grecque γ, sont une forme de rayonnement électromagnétique de haute énergie produits par la désintégration γ ou d'autre processus nucléaire ou subatomique tel que l'annihilation...) étudie les phénomènes très énergétiques tels que les pulsars binaires, les trous noirs ou les magnétars. Ces radiations pénètrent difficilement l’atmosphère de la Terre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'atmosphère sèche est constituée de 78,11 % d'azote, 20,953 % d'oxygène et de 0,934 % d'argon pour les gaz majeurs. Les gaz mineurs, dont la proportion...), il n’y a donc que deux possibilités pour les exploiter, les télescopes spatiaux et les télescopes Cherenkov atmosphériques. Le RXTE, le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) à rayons X Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.) et l’observatoire à rayons gamma Compton sont des observatoires du premier type. Le système stéréoscopique de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (HESS) et le télescope MAGIC (MagiC est un système d'exploitation propriétaire multitâche pour ordinateurs Atari ST et compatibles. Il a été porté sur PC et Macintosh. Quelle que soit la plateforme matérielle, les applications...) font partie de la deuxième catégorie.

Mis à part les radiations électromagnétiques, seulement très peu de choses situées à grande distance peuvent être observées depuis la Terre. Quelques observatoires d’ondes gravitationnelles ont été construits mais ces ondes sont très difficiles à détecter. On trouve également quelques observatoires de neutrinos pour l’étude du Soleil, principalement. Les rayons cosmiques sont des particules de haute énergie qui sont observées lorsqu'elles heurtent l’atmosphère terrestre.

Les observations diffèrent également sur l'échelle de temps qu’elles considèrent. La plupart des observations optiques s'étalent sur plusieurs minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de...), voire sur plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :), de sorte que les phénomènes qui évoluent plus rapidement que cet intervalle de temps ne sont pas visibles. Cependant, les données historiques de quelques objets s’étendent sur des siècles ou des millénaires. D'autre part, les observations radio se focalisent sur des événements à l’échelle de la milliseconde (pulsar milliseconde) ou combine les données de plusieurs années (études de la décélération des pulsars). Les informations obtenues à ces différentes échelles permettent d'accéder à des résultats différents.

L’étude de notre propre Soleil tient une place particulière dans l’astrophysique observationnelle. Du fait de l'énorme distance à laquelle se trouvent les autres étoiles, les détails que l’on peut acquérir sur le Soleil sont sans commune mesure avec ce que l’on pourrait observer sur les autres étoiles. La compréhension de notre Soleil sert ainsi de guide à notre connaissance des autres étoiles.

L’évolution stellaire, le sujet qui étudie comment changent les étoiles, est souvent modélisée en plaçant les différents types d’étoiles à leur position sur le diagramme de Hertzsprung-Russell (En astronomie, le diagramme de Hertzsprung-Russell montre la relation entre la magnitude absolue et le type spectral d'étoiles. Il a été inventé autour de...). Ce diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous...) représente l’état d’un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les relations...) stellaire, de sa naissance à sa disparition. La composition matérielle des objets astronomiques peut souvent être étudiée en utilisant :

  • la spectroscopie
  • la radioastronomie
  • l’astronomie neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules.)

Astrophysique théorique (L'astrophysique théorique est une discipline qui cherche à expliquer les phénomènes observés par les astronomes en des termes physiques avec une...)

Radiotélescope d'Effelsberg, en Allemagne.
Radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres. Les radiotélescopes sont utilisés, en fonction des longueurs d'onde, aussi bien pour...) d'Effelsberg, en Allemagne.

Les astrophysiciens utilisent une grande variété d’outils comme les modèles analytiques (tels que les polytropes pour obtenir le comportement approximatif d’une étoile) ou la simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) sur ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de...). Chaque outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises,...) a ses avantages. Les modèles analytiques d’un processus sont généralement meilleurs pour obtenir le fonctionnement interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet...). Les modèles numériques, eux, peuvent révéler l’existence de phénomènes et d’effets qui ne pourraient être vus autrement.[2][3]

Les théoriciens en astrophysique essayent de créer des modèles théoriques et de comprendre les conséquences observables de ces modèles. Ceci aide les observateurs à rechercher les données qui peuvent réfuter un modèle ou aider dans le choix entre plusieurs alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) ou modèles contradictoires.

Les théoriciens essayent également de produire ou modifier des modèles pour tenir compte de nouvelles données. En cas de contradiction, la tendance générale est d'essayer de faire des modifications minimes du modèle pour l'adapter aux données. Dans certains cas, une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe...) de données incohérentes à répétition peut mener à l'abandon total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas forcément...) d'un modèle.

Les sujets étudiés par les théoriciens en astrophysique incluent l’évolution et la dynamique stellaire, la formation des galaxies, les structures matérielles à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable...) de l’Univers, l’origine des rayons cosmiques, la relativité générale (La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation. Dans ce cadre, la présence d'une masse déforme localement l’espace-temps. Le physicien Thibault Damour utilise à ce sujet...) et la cosmologie physique, avec l’aide de la théorie des cordes (La théorie des cordes est l'une des voies envisagées pour régler une des questions majeures de la physique théorique : fournir une description de la gravité quantique c'est-à-dire l'unification de...) et la physique des particules. L’astrophysique relativiste sert d’outils pour évaluer les propriétés des structures à grande échelle. Pour ces structures, la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir...) un rôle important dans les phénomènes physiques étudiés et sert de base pour la physique des trous noirs et l’étude des ondes gravitationnelles.

Parmi les théories étudiées et les modèles reconnus en astrophysique, on peut trouver le modèle lambda-CDM qui incluse le Big-bang, l’inflation cosmique (L'inflation cosmique est un modèle cosmologique s'insérant dans le paradigme du Big Bang lors duquel une région de l'univers comprenant l'univers observable a connu une phase d'expansion très violente qui lui aurait permis de...), la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies. Différentes...) et les théories fondamentales de la physique.

Quelques exemples de processus :

Processus Physique Outil Expérimental Modèle Théorique Explique / Prédit
Gravitation Radiotélescopes Effet Nordtvedt Émergence d'un système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes inertes (astéroïdes,...)
Fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne...) Spectroscopie Évolution des étoiles Comment brillent les étoiles et comment se forment les métaux
Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles...) Télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un...), COBE Expansion de l'Univers Âge de l'Univers
Fluctuations quantiques Inflation cosmique Problème de planéité
Effondrement gravitationnel Astronomie des rayons X Relativité générale Trous noirs au centre de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) d'Andromède
Cycle carbone-azote-oxygène (Le cycle carbone-azote-oxygène (cycle CNO en anglais) est l'une des deux réactions de fusion nucléaire par lesquelles les étoiles convertissent de l'hydrogène en hélium; l'autre réaction est la chaîne proton-proton. Alors que la chaîne...) des étoiles

L'énergie sombre (En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique remplissant tout l'Univers et exerçant une pression négative se comportant comme une force...) et la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) noire sont actuellement les principaux sujets de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) en astrophysique, étant donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) que leur découverte et la controverse sur leur existence est issue de l'étude des galaxies.

Notes et références

  1. Frontiers of Astrophysics : Workshop Summary, H. Falcke, P. L. Biermann
  2. H. Roth, A Slowly Contracting or Expanding Fluid Sphere and its Stability, Phys. Rev. (39, p;525–529, 1932)
  3. A.S. Eddington, Internal Constitution of the Stars
  • (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia (Wikipédia (prononcé /wi.ki.pe.dja/) est une encyclopédie, multilingue, universelle, librement diffusable, disponible sur le Web et écrite par les internautes grâce à...) en anglais : "  "
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