Qui peut le plus peut le moins...

[inviteba0a4d6e]

Salut

Une ch'tite question me passe par l'esprit...

Puisque les télescopes actuels les plus puissants permettent d'observer des galaxies éloignées de nous de presque une dizaine de milliards d'années-lumière, pourquoi ne pourraient-ils pas permettre d'observer 'directement' (avec une très grande précision) des systèmes stellaires situés à quelques dizaines d'années-lumière de la Terre ?

On devrait pouvoir prendre des images de très grande résolution des étoiles dans notre 'banlieue'...
C'est comme si, depuis la plage, on pouvait observer avec des jumelles un bateau au large, et pas les grains de sable situés juste à côté de nous...
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[invite8c514936]

C'est une question de taille angulaire. Le pouvoir de résolution maximale d'un télescope est relié à son diamètre, et avec un télescope de D=10 m de diamètre, on ne peut pas voir des détails sur des angles inférieurs à , soit environ 10^-8 radians, soit 0.1 seconde d'arc à la louche.

Or, une étoile est beaucoup plus petite que ça. Pour qu'une étoile comme le Soleil soit visible sous un angle plus grand que cette résolution, il faudrait qu'elle soit située à une distance inférieure à 3 années-lumière, ce qui est très petit à l'échelle de la galaxie...

[invite9f5f53f3]

Une étoile émet une grande quantité de lumière facilement visible à l’œil nu ou un petit instrument d’astronomie. Une galaxie étant composée de milliards d’étoiles, même si elle est éloignée, émet tellement de lumière qu’elle peut être vue à travers un télescope. Une planète ne produit pas de lumière, elle se contente de réfléchir une partie de celle qu’elle reçoit de son étoile et étant données les distances en jeu, nous ne recevons qu’une fraction infime de cette lumière, beaucoup trop peu pour avoir une image même peut détaillée de cette planète. De plus, cette planète étant à proximité d’une étoile, imagine une petite bougie posée à côté d’un projecteur de quelques milliers de watts tu ne verras que le projecteur. C’est pourquoi il est si difficile de voir un exo planète. J’ai dit difficile mais peut être pas impossible, si le sujet t’intéresse, il y a un article sur la revue ciel et espace de ce moi ci traitant des études d’un télescope géant qui pourrait théoriquement permettre ce genre d’observation

[inviteba0a4d6e]

C'est une question de taille angulaire. Le pouvoir de résolution maximale d'un télescope est relié à son diamètre, et avec un télescope de D=10 m de diamètre, on ne peut pas voir des détails sur des angles inférieurs à , soit environ 10^-8 radians, soit 0.1 seconde d'arc à la louche.

Or, une étoile est beaucoup plus petite que ça. Pour qu'une étoile comme le Soleil soit visible sous un angle plus grand que cette résolution, il faudrait qu'elle soit située à une distance inférieure à 3 années-lumière, ce qui est très petit à l'échelle de la galaxie...

J'ai du mal à saisir... La galaxie NGC 1232 par exemple, située dans l'Éridan, à 100 Mal (que l'on peut voir 'clairement' ci-dessous), représenterait donc un angle bien supérieur à celui d'une étoile située à 10 al ? Il y a des facteurs d'échelle que j'ai peine à comprendre...

Pour prendre encore un exemple, on pourrait prendre en photo le phare situé à 100 km, mais pas la petite ampoule située à 10 mm...!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Salut,
Il faut aussi comparer la taille de la galaxie à celle de l'étoile. Si tu penses au nombre d'étoiles dans une galaxie, mais surtout à la grande distance entre chaque étoile (par rapport au diamètre d'une étoile), tu dépasses largement le facteur 10 millions qui te surprend...

[invite8915d466]

J'ai du mal à saisir... La galaxie NGC 1232 par exemple, située dans l'Éridan, à 100 Mal (que l'on peut voir 'clairement' ci-dessous), représenterait donc un angle bien supérieur à celui d'une étoile située à 10 al ? Il y a des facteurs d'échelle que j'ai peine à comprendre...

Pour prendre encore un exemple, on pourrait prendre en photo le phare situé à 100 km, mais pas la petite ampoule située à 10 mm...!

Absolument. Une galaxie comme la notre fait 100 kal, la taille angulaire a 100 Mal est donc 0,001 rad soit 3,6 ' sauf erreur, donc aucun problème pour en faire une image résolue.
Le diamètre du Soleil est de 680 000 km soit 2 s lumières. A 10 al
sa taille angulaire est de 2s/10 ans = 6 .10^-9 rad (je fais les calculs en écrivant, vous me corrigerez si besoin ); soit 160 000 fois plus petit. Ceci dit on commence à les résoudre par interférométrie optique ou on atteint la milliseconde d'arc.
Les planètes sont encore plus petites, et on a en plus le problème du contraste avec l'étoile, tout pour exciter les astronomes!

[inviteba0a4d6e]

Salut,
Il faut aussi comparer la taille de la galaxie à celle de l'étoile. Si tu penses au nombre d'étoiles dans une galaxie, mais surtout à la grande distance entre chaque étoile (par rapport au diamètre d'une étoile), tu dépasses largement le facteur 10 millions qui te surprend...

L'étonnement viendrait plutôt du fait (auto-analyse ) que l'on peut voir à l'oeil nu des milliers d'étoiles dans le ciel, alors que pour observer une galaxie, même très proche (Andromède à 2 Mal), il faut utiliser un télescope...

L'intuition alors concluerait qu'avec un télescope, les étoiles visibles à l'oeil nu seraient bien plus visibles avec un télescope que les galaxies elles-mêmes. Or, ce n'est pas le cas (même si ça me semble toujours bizarre )...

[inviteba0a4d6e]

Absolument. Une galaxie comme la notre fait 100 kal, la taille angulaire a 100 Mal est donc 0,001 rad soit 3,6 ' sauf erreur, donc aucun problème pour en faire une image résolue.
Le diamètre du Soleil est de 680 000 km soit 2 s lumières. A 10 al
sa taille angulaire est de 2s/10 ans = 6 .10^-9 rad (je fais les calculs en écrivant, vous me corrigerez si besoin ); soit 160 000 fois plus petit. Ceci dit on commence à les résoudre par interférométrie optique ou on atteint la milliseconde d'arc.
Les planètes sont encore plus petites, et on a en plus le problème du contraste avec l'étoile, tout pour exciter les astronomes!

Oui, je comprends cet aspect de radian... C'est la question de distance (rapport 'banlieue' stellaire avec l'éloignement des galaxies) qui m'a induit en erreur...

[invite88ef51f0]

Il faut voir qu'il y a deux aspects : la taille d'une part (qui fait qu'on arrive ou non à distinguer deux points de l'objet) et la luminosité d'autre part (qui fait qu'on arrive ou non à voir l'objet). Les deux sont bien évidemment plus ou moins liés (luminance) mais pas totalement. Prend un ver luisant surpuissant qui envoie le même flux lumineux que toute une galaxie (je te l'accorde, c'est pas le genre de ver luisant qu'on rencontre tous les jours). Place-le à quelques années-lumière, tu le verras. Par contre, tu ne distingueras pas les deux ailes.
Ton pouvoir de résolution n'étant pas suffisant, ton objet ne fera qu'un pixel. Par contre, il sera suffisamment lumineux pour que ce pixel soit détectable sans problème.

[invite8915d466]

L'étonnement viendrait plutôt du fait (auto-analyse ) que l'on peut voir à l'oeil nu des milliers d'étoiles dans le ciel, alors que pour observer une galaxie, même très proche (Andromède à 2 Mal), il faut utiliser un télescope...

L'intuition alors concluerait qu'avec un télescope, les étoiles visibles à l'oeil nu seraient bien plus visibles avec un télescope que les galaxies elles-mêmes. Or, ce n'est pas le cas (même si ça me semble toujours bizarre )...

en fait bizarrement pour un objet étendu résolu, la brillance de surface ne dépend pas de la distance (c'est lié à la conservation de l'intensité spécifique le long du rayon lumineux). La brillance de surface d'Andromède est la même que la Voie Lactée, on peut la voir à l'oeil nu, elle est juste beaucoup plus petite.
Lorsque l'objet devient plus petit que le pouvoir de résolution (un pixel ou une cellule de l'oeil), son flux par pixel decroit en revanche en 1/r², c'est le cas d'une étoile.

[inviteba0a4d6e]

Désolé, mais je tiens à 'éclaircir un point'...

Soit une sphère lumineuse 'S1' située à 1000 km.
Soit mille sphères lumineuses 'S2' de même dimension (ou presque) aglomérées les unes aux autres (ou à une distance notable les unes des autres) situées à 1 million de km.
Soit un milliard de sphères lumineuses 'S3' (...) situées à 1000 milliards de km.

On pourrait dire que l'on a tout autant de possibilités d'observer S1, S2 et S3 de la même manière, n'est-ce pas (ou à quelques différences près) ?

Je commence pourtant à concevoir le phénomène d'observation étoile/galaxie (que vous tentez, avec patience, de m'expliquer )...

L'étoile brille 'd'un seul bloc', il n'y a pas de 'points sombres' parmi les photons qui nous parviennent. Elle brille donc intensément et on la voit relativement bien à l'oeil nu (comme un point blanc parmi un tableau noir).

La galaxie, elle, n'est pas aussi visible que l'étoile (à l'oeil nu) à cause du vide existant entre les étoiles la composant, et des poussières mimant un 'voile' qui empêche la diffusion optimale de la lumière galactique (j'ai bon ?)... On constate ce phénomène avec la Voie Lactée dont on ne peut observer parfaitement l'épaisseur à l'oeil nu, à cause des poussières notamment...

Mais d'un point de vue angulaire/radian, la galaxie offre un bien plus grand 'diamètre' apparent que l'étoile (toujours bon ?)...
Donc, grâce aux télescopes, on parvient à 'déceler' la lumière 'diffuse (pour l'oeil nu) et prendre de belles images des galaxies, mais on ne parvient pas à en prendre des étoiles à cause de leur petit 'diamètre' apparent...

Alors, je pourrais arrêter là mon raisonnement et me contenter de tout ça... Mais un problème persiste : si le 'diamètre' apparent et le radian peuvent expliquer le pourquoi du comment pour des galaxies situées à 2, 5 ou allez, 10 Mal, cela n'explique pas comment on arrive à prendre des images de galaxies situées à 100, 200 ou encore 500 Mal !!!
On devrait pouvoir photographier Proxima du Centaure, Vega ou Sirius sans aucun désagrément alors... Ne me dites pas que le 'diamètre' apparent d'une galaxie située à 500 Mal (même si elle est immense) est plus grand que celui de Proxima du Centaure (enfin, dites-le quand même si c'est le cas )...

[invite88ef51f0]

Et pourtant c'est le cas... relis le premier message de Gillesh38. Il dit qu'un galaxie fait 100 kal alors qu'une étoile fait dans les 2s-lumière. Si tu fais le rapport des deux, tu obtiens plusieurs milliards (flemme de calculer). Donc même si la galaxie est un million de fois plus loin, tu la vois plus grande.

[inviteba0a4d6e]

Ok I got it...