Expansion de l'univers
La répartition de la matière dans l’univers est due à la gravité. Les étoiles sont regroupées en galaxies, elles-mêmes regroupées en amas. Le but de notre TPE est de montrer comment cartographier l’Univers de manière plus précise. Il s’agit de mesurer la distance entre les galaxies à l’aide de leurs spectres d’émission (des galaxies anciennes et très lumineuses, car elles ont des fréquences caractéristiques des éléments qui les composent -hydrogène et oxygène-). Nous notons qu’il faudra porter un intérêt particulier à l’effet Doppler (décalage vers le rouge) qui décale les fréquences mesurées lorsque l’émetteur est très loin. Nous allons dans un premier temps nous intéresser à la propagation des ondes lumineuses dans l’Univers. Dans une seconde partie nous verrons comment un télescope fonctionne et enfin nous aborderons la méthode de calcul des distances entre les galaxies et le décalage vers le rouge.
I/ La constitution de l'Univers et la propagation d'onde lumineuses à travers celui-ci
a) Constitution de l’Univers
Plasma : « c’est une soupe d’électrons dans laquelle baignent des noyaux ». Un plasma est un état de la matière. Plus particulièrement il s'agit du « quatrième » état de la matière (parmi liquide, solide et gazeux). Il est principalement constitué de particules chargées, d'ions et d'électrons. La transformation d'un gaz en plasma (gaz ionisé) peut se faire de plusieurs manières : en portant un gaz à très haute température (104 Kelvin ou plus). L'énergie d’agitation thermique des molécules et atomes constituant le gaz est alors suffisante pour que, lors de collisions entre ces particules, un électron des couches extérieures puisse être arraché à l'une d'entre elles. Ce phénomène d'ionisation est d'autant plus fréquent que la température est élevée. impact d’un corpuscule de lumière, un photon, appartenant au domaine du rayonnement ultraviolet, sur une molécule ou sur un atome