Astrophysique - Définition et Explications

Introduction

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

L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...) qui concerne principalement la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) 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...) par exemple), comme leur luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...), leur densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...), leur température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et leur composition chimique.

Actuellement, les astronomes ont une formation en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) et leurs observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) sont généralement étudiées dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) 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...)
  • Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses...)
  • Exobiologie (L'exobiologie (aussi appelée astrobiologie par les anglo-saxons) est une science...)
  • 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...)
  • Héliosismologie (L'héliosismologie est la discipline de l'astrophysique qui étudie les mouvements sismiques du...) 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...)

(Pour la hiérarchie des disciplines scientifiques voir en français la Liste des disciplines scientifiques.)

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...), l’électromagnétisme, la mécanique statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon....), la thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...), la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...), la relativité, la physique nucléaire (La physique nucléaire est la science qui étudie non seulement le noyau atomique en tant...), la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants...), la physique atomique et moléculaire.

Physique observationnelle

NGC 4414, une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en...) de la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte...) Coma (Le terme « coma » signifie « sommeil profond » en grec...) 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 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...).

  • La radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie traitant de l'observation du ciel dans le...) étudie les radiations cosmiques qui ont une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d’onde supérieure à quelques millimètres. Les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) radios sont généralement émises par les objets froids, comme les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) 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...) micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire...) du fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est le nom donné au rayonnement électromagnétique issu...) provient de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) du Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a...) qui subit un décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les...). 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...) étudie les radiations dont la longueur d’onde 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...) 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...) à charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) couplée ou des spectroscopes. Comme l’atmosphère terrestre interfère quelque peu avec les observations faites, l’optique adaptative 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...), à rayons X ou à rayon gamma (Rayon gamma est le nom donné au rayonnement électromagnétique produit par la...) 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 (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), 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...) à rayons X Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette...) 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...) (HESS) et le télescope MAGIC (MagiC est un système d'exploitation propriétaire multitâche pour ordinateurs Atari...) 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 (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...), 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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) 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...), 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 (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) 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 du Soleil sert ainsi de guide à notre connaissance des autres étoiles.

L’évolution stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...), 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...). Ce diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées,...) représente l’état d’un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) 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...)
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