Les ressources pédagogiques du Service d'astrophysique.
Astro-Exos
Le Service d'Astrophysique du CEA-Irfu a développé un ensemble d’outils peédagogiques à destination des classes de physique-chimie au lycée où de nombreux thèmes sont en rapport avec l’astronomie (effet Doppler, spectre infrarouge, images numériques, rayonnements dans l’univers, relativité restreinte, etc…).
Les dossiers « Astro-exos » sont une série d'exercices à réaliser en classe, basés en particulier sur des thématiques nouvelles dans le cadre de la refonte des programmes de 2012.
Ils ont une structure détaillée et accessible qui permettra une approche de ces nouveaux thèmes par investigation. Ils sont librement inspirés d’une expérience déjà menée pour les étudiants en astrophysique par l’Observatoire Européen Austral (ESO) avec les exercices ESA/ESO.
Astro-Exos a reçu le soutien de la Région Ile de France dans le cadre du Domaine d'Intérêt Majeur Astrophysique et Conditions d'Apparition de la vie (DIM ACAV)
Chaque exercice est constitué d’un document pédagogique complet comportant :
- Introduction : présentation détaillée du contexte astronomie du thème (rappel large des notions nécessaires)
- Outils : présentation des documents tirés de publications scientifiques à utiliser dans l’exercice avec description de leur origine et de leur contenu
- Résultats : méthode détaillée pas à pas d'exploitation des documents
- Interprétation et signification des résultats obtenus.
Exercice 1 – Mesurer l'âge de l'univers
Le calcul de la distance des galaxies, couplé à la détermination de leur vitesse, a permis il y a près d’un siècle de démontrer l’expansion de l’Univers. Cet exercice montre comment l’âge de l’Univers peut être calculé à partir de la vitesse d’expansion des galaxies.
Sources externes :
Un échantillon de dix galaxies est fourni. Pour chaque galaxie est donné :
• l’image de la galaxie (extraite du Palomar Observatory Sky Survey)
• la distance de la galaxie estimée (Extraite de la NED Extragalactic Database)
• le spectre global de la galaxie et la région de la raie d’hydrogène (Extrait de l’Atlas Spectrophotometrique de Galaxies, R. Kennicutt, Astrophysical Journal Supplement Series, vol. 79, no. 2, April 1992, p. 255-284).
Exercice #1 : Télécharger l'enquête (PDF)
Exercice #1 : Télécharger les résultats (PDF)
Exercice #2 – Mesurer la distance de la galaxie Messier 100
La distance des galaxies est la donnée essentielle qui a permis de démontrer que l’Univers ne se limitait pas aux étoiles qui nous entourent dans notre Voie lactée. Couplée à la détermination de la vitesse des galaxies, elle a aussi permis il y a près d’un siècle de démontrer l’expansion de l’Univers. Cet exercice montre comment la distance d’une galaxie peut être calculée à partir de l’observation de certaines étoiles variables, les Céphéides.
Sources externes :
• L’article scientifique sur lequel est basé l’Astro-Exo #2
“Distance to the Virgo cluster galaxy M100 from Hubble Space Telescope observations of Cepheids”, Freeman et al., 1994, Nature Volume 371, Issue 6500, pp. 757-762
• Les mesures de distance de M100 obtenues par différentes méthodes
Exercice #2 : Télécharger l'enquête (PDF)
Exercice #2 : Télécharger les résultats (PDF)
Exercice #3 – Mouvement supraluminique du quasar 3C273
Le but de cet exercice est d’étudier le mouvement d’un globule de matière issu du quasar 3C 273. Sa découverte apporta une double surprise : cet objet était le plus lointain alors connu et le mouvement apparent du globule semblait se faire à une vitesse supérieure à celle de la lumière.
Exercice #3 : Télécharger l'enquête (PDF)
Exercice #3 : Télécharger les résultats (PDF)
Exercice #4 – Masse du trou noir au centre de notre Galaxie
Le but de cet exercice est de déterminer la masse du trou noir qui se trouve au centre de notre galaxie. Bien que soupçonnée depuis longtemps, sa présence n’a été définitivement prouvée que récemment, grâce aux observations menées de 1992 à 2003 avec le Very Large Telescope Européen de l’ESO, situé au sommet du mont Paranal (Chili).
Exercice #4 : Télécharger l'enquête (PDF)
Exercice #4 : Télécharger les résultats (PDF)
– Voir aussi : les actions pédagogiques dans le cadre de l'Année Mondiale de l'Astronomie en 2009
