Étude du spectre d’une étoile

I.                 Objectifs :

• Déterminer les longueurs d'onde de certaines raies d'absorption présentes dans le spectre de l’étoile Rigel dans la constellation d’Orion.

• Retrouver les éléments chimiques responsables de ces absorptions et donc présents dans la photosphère de 1'étoile.

II.             La constellation d’Orion et l’étoile Rigel:

Orion est une constellation visible à partir de la Terre.

 

L’étoile Principale (a), Bételgeuse, est énorme : géante rouge dont le diamètre vaut 400 fois celui du soleil.

 

L’étoile b, Rigel, 57000 fois plus brillante que le soleil est bleue. Sa distance à la Terre est de 1300 années-lumière.

 

extrait du « petit guide du ciel » de B.Pellequer (éditions : Points sciences)

 

III.         Le spectre de la lumière d’Orion

Document réalisé avec le télescope 60 cm du Pic du Midi en octobre 1986.

La bande claire centrale est le spectre de l'étoile dans lequel on observe les raies d'absorption en noir.

De chaque côté est représenté le spectre de l'argon dont les raies d'émission (claires) servent de référence pour les longueurs d'ondes.

IV.            Travail à faire

1°) Étalonnage du spectre :

Représenter graphiquement les longueurs d’ondes des raies de l’argon en fonction de leur distance à la raie 420,0 (nm).

Quelle est l’échelle du document pour les longueurs d’ondes ?

2°) Identification des raies du spectre de Rigel :

Calculer les longueurs d'onde des raies repérées de 1 a 12 à l’aide de l’étalonnage

Déterminer les éléments chimiques présents dans la photosphère de l'étoile, caractérisés par leurs raies d'absorption.

On donne les longueurs d'onde des raies d'absorption de certains éléments (en nm).

H       656,3       486,1       434,2       410,3       397,1

He      388,9       404,6      414,4       447,1       471,3       492,5       501,6       504,8      587,6       667,8       706,5       728,1

He+     30,3        164,1       468,6

Mg      383,2       516,7       517,3       518,4

Mg+     279,5       280,3      448,1

Remarque : L'existence des raies d'absorption dues à un atome ou  un ion implique la présence de celui-ci dans la photosphère de l'étoile. Mais l’absence de ces raies ne l'exclut pas. Les conditions physiques peuvent empêcher leur observation.

Correction