Chapitre 1
Activité 1 - documentaire
Les éléments chimiques dans les étoiles
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Introduction
Les astrophysiciens identifient les éléments chimiques présents dans les
étoiles en analysant leurs spectres lumineux.
Comment peut-on déterminer la composition des étoiles à partir de leur spectre lumineux ?
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- L'élément chimique
- Les spectres d'émission
- Le spectre du rayonnement d'un corps chaud
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Documents
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Doc. 1Spectre du Soleil
Le spectre d'une étoile est la superposition d'un spectre d'émission d'origine thermique (fond coloré) et de raies d'absorption (spectre d'absorption, raies noires). La longueur d'onde de ces raies permet d'identifier les éléments chimiques présents dans l'étoile. Dans le cas du Soleil, ces raies sont appelées « raies de Fraunhofer », du nom du physicien et opticien allemand qui les a observées pour la première fois au XIXe siècle. Les raies notées de A à H sont celles qu'il a identifiées en 1814.
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Doc. 2Composition chimique de la photosphère
Une étoile est une masse gazeuse dans laquelle on trouve principalement de l'hydrogène et de l'hélium. Elle peut contenir aussi d'autres éléments chimiques, dont la nature et l'abondance dépendent de l'étoile. Tous les éléments chimiques de numéro atomique supérieur à 2 sont considérés comme des « éléments lourds » en astrophysique.
| Élément | Composition photosphérique (en masse) |
| Hydrogène (Z = 1) | 73,46 % |
| Hélium (Z = 2) | 24,85 % |
| Oxygène (Z = 8) | 0,77 % |
| Carbone (Z = 6) | 0,29 % |
| Fer (Z = 26) | 0,16 % |
| Néon (Z = 10) | 0,12 % |
Composition en éléments chimiques principaux présents dans la photosphère,
la couche de gaz à la surface de notre Soleil.
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- Spectre d'émission : spectre d'une lumière directement émise par une source.
- Spectre d'absorption : spectre d'une lumière blanche ayant traversé une substance (gaz, filtre, solution, etc.).
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Mieux comprendre en comment on identifie les
éléments chimiques dans une étoile.
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Questions
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1. Doc. 1 L'atome d'hydrogène est caractérisé par plusieurs raies lumineuses. Une des raies a une longueur d'onde de 656 nm. Peut-on identifier cette raie sur le spectre ?
2. Doc. 2 Tracez un diagramme circulaire donnant la composition chimique en pourcentage massique du Soleil.
3.
2. Doc. 2 Tracez un diagramme circulaire donnant la composition chimique en pourcentage massique du Soleil.
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3.
Synthèse
Expliquez comment identifier les éléments chimiques présents dans une étoile.
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