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exerciceRR Lyrae, amas globulaires et Voie Lactée

Difficulté : ☆☆   Temps : 1.5 h

On se propose de mesurer la taille et la position du centre de notre Galaxie, la Voie Lactée, à partir des amas globulaires (méthode de Shapley, 1914). On dispose de diagrammes magnitude-couleur (V, B-V) de différents amas globulaires. Les coordonnées galactiques (l,b) (données en deg) de ces amas permettent de repérer leur direction dans le ciel. On connaît de plus l'extinction totale (la correction d'absorption, donnée en magnitude) due au gaz et aux poussières rencontrés le long de chaque ligne de visée.

Le but est de déterminer la position des amas globulaires en utilisant les étoiles RR-Lyrae comme indicateurs de distance. A partir de sa distance et de sa direction, on peut localiser chaque amas dans l'espace et déterminer le centre de symétrie du système des amas globulaires. On obtient ainsi la position du centre de notre Galaxie par rapport au Soleil, ainsi qu'une mesure des dimensions de la Voie Lactée.

Le diagramme magnitude-couleur des amas globulaires comporte une branche horizontale avec une zone vide entre B-V=0.2 et 0.4 environ, où sont localisées les étoiles variables RR-Lyrae. Sur chaque diagramme, à lire avec les appliquettes ci-jointes, on peut, selon les conditions d'observation, reconnaître la série principale, la branche des géantes, la branche horizontale et la région vide.

47Tuc application.png
M68 application.png
NGC5466 application.png
IC4499 application.png
NGC5824 application.png
Palomar5 application.png
NGC5897 application.png
M80 application.png
M13 application.png
NGC6723 application.png
M75 application.png
M72 application.png
NGC7006 application.png
M15 application.png
M30 application.png
Tableau application.png
Question 1)

Dans quels amas ces séquences sont-elles plus difficilement discernables ? Pourquoi ?

AideSolution

Question 2)

Les diagrammes HR de IC4499, NGC5824, M75 ou NGC7006 apparaissent très bruités. Montrer que cela est lié à leur position dans la Voie Lactée.

AideSolution

Question 3)

Mesurer, pour les amas où cela est possible, la magnitude apparente visuelle observée V correspondant au bord bleu du trou de la branche horizontale, à 0.1 magnitude près.

application.png

Remplir la colonne V du tableau à l'aide de ces données (ne simplement rien marquer pour les amas éventuellement laissés de côté).

AideSolution

Question 4)

Compte tenu de la correction d'extinction interstellaire, en déduire la magnitude apparente moyenne corrigée V_0 des RR-Lyrae dans chacun des amas.

AideSolution

Question 5)

En adoptant pour les RR-Lyrae une magnitude absolue moyenne \langle M\rangle égale à +0.6, en déduire la distance D (en parsec) de chaque amas. On rappelle l'expression du module de distance :

\mu\ =\ m - M\ =\ 5 \log D - 5

avec la distance exprimée en parsec. Quelle est la précision sur D si l'incertitude sur V_0 est de 0.1 magnitude ?

Solution

Question 6)

Déduire des coordonnées galactiques (l,b) et de la distance D (question 5) les coordonnées rectangulaires X, Y, et Z (en parsec) de chaque amas.

On utilise les relations :

X\ =\ D\ \cos l \ \cos b \ ; \ Y\ =\ D\ \sin l \ \cos b \ ; \ Z\ =\ D\ \sin b

Solution

Question 7)

Analyser la répartition des amas dans le plan (SX, SZ), en réalisant une coupe de notre galaxie vue par la tranche, passant par le Soleil S suivant SX. Quelles sont les dimensions du halo ? Quelle est la position du centre de symétrie du système ? (calculer les valeurs moyennes de X et Z). Comparer aux valeurs admises actuellement : la Galaxie a un diamètre de 30 kpc ; le Soleil se trouve à 8.5 kpc du centre.

AideSolution

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