Programme 2005 - 2006

1

Présentation de l'activité

* Présentation de la structure, modalités de l’activité en salle à l’extérieur de l’Université,

* Présentation des activités annexes de l’année, réunions, conférences, sorties,

* Accueil des suggestions par voie de questionnaire,

* Diaporama : premier voyage à travers l’Univers (environ 80 diapositives),

* Annonce des prochains rendez-vous.

2

Astronomie et poésie

* Astronomie et poésie : deux témoignages anciens de l’esprit humain,

* La poésie, témoignage de la place de l’Homme dans l’Univers au travers des âges,

* Les apports de l’astronomie à la poésie,

* Similarités de fond entre les démarches poétique et scientifique,

* Le problème du langage,

* Conclusions.

3

Rappels de mathématiques

* Rappels sur les fonctions réelles à variables réelles,

* Rappels sur les dérivées, dérivées partielles et différentielles,

* Intégration, primitives,

* Développements limités, formule de Taylor-Young,

* Rappels sur la géométrie plane et les fonctions circulaires,

* Rappels sur la géométrie spatiale et sphérique,

angles solides,

* Formalisme vectoriel et matriciel,

* Les produits scalaire et vectoriel,

* Opérateurs vectoriels symboliques du 1^er et 2^ème ordre,

* Gradient, nabla, divergence, rotationnel, Laplacien

* Formules de Stokes et de Green-Ostrogradski,

* Notions sur les statistiques et probabilités.

4

L’astronomie de position

* Généralités sur l’astronomie et l’astrophysique, sur leurs objectifs, avec rappel du diaporama,

* Perspectives sur la démarche scientifique, notions d’épistémologie, opinions d’Auguste Comte, Karl Popper, Thomas Kuhn, Imre Lakatos, Paul Feyerabend, Jean-françois Gautier, B. Alan Wallace,

* Notions élémentaires sur la perspective,

* Notions générales sur les mouvements de la Terre, rotation propre et révolution, et leurs conséquences géocentriques et topocentriques,

* L’avènement de l’héliocentrisme,

* La voûte céleste, rotation autour de l’axe polaire,

* Etoiles et Constellations, bref aperçu de « l’astronymie »,

* Le Ciel observable, les cartes du ciel,

* Utilisation du Miniciel,

* Introduction aux coordonnées célestes, utilisation des Atlas du Ciel, et des instruments d’observation.

5

Les mouvements apparents

* Retour sur le ciel observable, cartes du ciel, atlas du ciel, éphémérides,

* Mouvements apparents de la voûte céleste, mouvement diurne,

* Introduction aux différents systèmes de coordonnées et aux transformations des coordonnées de ces systèmes,

* Triangle sphérique, astronomie fondamentale, formules du Groupe de Gauss, formules de Borda,

* Notion de sphère topocentrique locale et géocentrique, applications, visibilité d’un astre,

* Réfraction et autres phénomènes atmosphériques : première approche simplifiée et principes.

6

Notions d’optique élémentaire

* Notions sommaires sur la lumière,

* Développements d’optique géométrique : dioptres, lentilles minces et épaisses, systèmes dioptriques et catadioptriques, prismes,

* Développements d’optique ondulatoire et d’électromagnétisme, équations de Maxwell,

* Expérience des trous et fentes d’Young, phénomènes d’interférences, réseaux,

* Définition de la photométrie, spectroscopie, spectrophotométrie, spectro-imagerie, notions d’optique et rayonnement,

* Instruments d’observation, principe de fonctionnement des lunettes et des télescopes, utilisation, démonstration,

* Les différents types de récepteurs, les caméras CCD, prolongement aux sondes spatiales,

* Introduction aux travaux en observatoires, projets.

7

Notions d'optique de Fourier

* Rappels sur la Transformation de Fourier,

* Notions de traitement du signal,

* Produit de convolution, filtrage, fonction pupille,

* Densité spectrale et auto-corrélation,

* Le problème de l’échantillonnage, de l’apodisation,

* Théorie de la diffraction, cohérence,

* Applications à la turbulence atmosphérique dans le cadre du modèle de Kolmogorov,

* Notions d’optique adaptative, fonction d’étalement de points, polynômes de Zernicke,

* Images en long temps de pose, pouvoir de résolution et paramètre de Fried,

* Notions d’interférométrie, interférométrie plan pupille.

8

Les instruments d'observation

* Un instrument primordial : l’œil humain,

* Historique des instruments : lunette de Galilée, télescope de Newton, les perfectionnements des instruments,

* Caractéristiques optiques des instruments simples,

* Les oculaires et les filtres optiques,

* Les progrès technologiques, les télescopes à miroirs segmentés, l’optique active et adaptative,

* Les progrès de l’interférométrie radio et optique, exemple du GI2T, du projet OVLA et de son étude technique,

* Les instruments derrière les télescopes : les capteurs, CCD, les imageurs, les coronographes, les spectrographes,

* Exemples des spectrographes de l’OHP, Aurélie au 152 cm, et Elodie, au 193 cm, une étude personnelle sur Aurélie,

* L’exemple du projet de spectro-imageur SYMPA,  SIsmomètre Interférentiel Imageur Monoblocà Prismes Accolés.

9

Les Observatoires

* Les observatoire et les travaux des amateurs, exemple de l’Association NORmande d’Astronomie et de la Société d’Astronomie Pierre Ragot, et des obserrvations d’Aquila au TAC,

* L’astronomie professionnelle et ses métiers,

* Les observatoires professionnels en France et la gamme des recherches en Astrophysique et des observations,

* Les sites nationaux de l’Observatoire du Pic du Midi et de l’Observatoire de Haute - Provence,

* Les sites et travaux de l’Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM),

* L’Observatoire de la Côte d’Azur et ses trois sites :

l’Observatoire de Nice, Rocquevignon (à Grasse), et les installations du Plateau de Calern,

* Investissement des amateurs auprès des professionnels : exemples de l’ARGETAC, de Novae, d’Aquila,

* Les autres centres de recherche en France, les collaborations nationales et internationales,

* Les télescopes d’Hawaï, le CFHT, les sites de l’ESO, la Scilla, le VLT, les télescopes spatiaux, le HST et le NGST.

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Le Soleil - généralités

* Du géocentrisme à l’héliocentrisme, la révolution copernicienne, le mouvement topocentrique du Soleil, cadrans solaires,

* Indices sur la nature du Soleil : de l’Antiquité à Pierre et Marie Curie et Sir Arthur Eddington,

* Caractéristiques générales du Soleil, optique & rayonnement, loi de Planck sur le Corps Noir, loi de Wien, notions sur les plasmas,

* Fonctionnement interne du Soleil, notions simples sur la fusion nucléaire, équivalence masse - énergie, l’équilibre du Soleil, sa structure interne, ses oscillations,

* Structure : noyau, zones radiative et convective, photosphère, chromosphère, couronne solaire,

* Observation du Soleil à l’aide de filtres métalliques et interférentiels, et à l’aide d’un coronographe, les observatoires du Soleil en France : Le Pic du Midi, l’Observatoire de Paris-Meudon,

* Phénomènes de surface : taches solaires, protubérances, spicules, éruptions solaires et magnétisme solaire, première approche des observations d’éclipses du Soleil, influence du vent solaire, les aurores boréales sur Terre.

11

Mouvements planétaires

* Système de Copernic, Relativité de Galilée, observations de Tycho Brahé, lois de Kepler, mécanique et gravitation Newtoniennes, les coniques,

* Les orbites planétaires, les six éléments orbitaux, les anomalies vraie, excentrique et moyenne, l’équation de Kepler, les éphémérides,

* La détermination des distances par la méthode de Copernic et par le transit de Vénus,

* Variations simples des éléments orbitaux,

* Sensibilité aux conditions initiales, notions de Chaos,

* Un bref aperçu des problèmes d’excitation dynamique des corps du Système Solaire,

* Gravitation et Relativité Restreinte (calculs heuristiques), première approche de l’avance du périhélie de Mercure.

12

Généralités sur les planètes

* Retour sur la gravitation et les développements multipolaires du potentiel gravitationnel,

* Importance de la distance au Soleil et de sa détermination,

* Présentation générale des planètes : caractéristiques physiques, aspect, reliefs des planètes telluriques et des corps telluroïdes,

* Méthodes d’étude depuis la Terre, et par le biais des sondes,

* Notions de planétologie comparative,

* Originalités de notre planète,

* Notions de radiochronologie, scénarii de formation du Système Solaire,

* Importance des petits corps activement étudiés à l’Observatoire de Nice, au département Artemis (ex. Cassini).

13

La Lune, géologie lunaire

* De la Mythologie à l’objet physique,

* Détermination des distances par différentes méthodes, calcul de g terrestre,

* Importance de la manipulation Laser-Lune sur le Plateau de Calern, au département Cerga de l’OCA,

* Phases de la Lune, librations de la Lune,

* Influence Luni-Solaire et influence de Vénus, nutation et précession des équinoxes,

* A propos des 35000 autres mouvements de la Lune…

* Observation de la Lune, soir par soir (une observation très poétique…), et les éclipses,

* L’exploration de la Lune et la course à la Lune, les missions Apollo,

* Notions de géologie lunaire, d’étude des roches, et de radiochronologie, différents scénarii de formation,

* Intérêt scientifique et astronomique de l’installation de stations permanentes sur la Lune.

14

L'exploration de l'espace

* Importance de l’exploration spatiale dans l’étude des corps célestes,

* Historique, des flèches des chinois à Newton, et de Konstantine Edouardovitch Tsiolkovski à Werner Von Braun et Korolev, principes de fonctionnement des fusées, accélérométrie,

* Un exemple intéressant dans une démarche expérimentale : les micro-fusées, les mini-fusées, les fusées expérimentales,

* L’exploration de l’espace : progrès scientifiques techniques, et informatiques, de 1957 à aujourd’hui, les cosmonautes, astronautes, spationautes et taïkonautes : « l’étoffe des héros » quand le torchon brûle… pour la Lune…

* Apports de l’astronautique et des satellites artificiels à l’étude de notre planète (SPOT, ERS, Topex-Poséidon), à la mise en place d’interféromètres spatiaux (projet DARWIN),

* Apports des sondes à la planétologie, et d’autres satellites à l’astrométrie (Hipparcos), et à l’astrophysique (télescope Hubble, NGST),

* Technologies spatiales, projets spatiaux.

15

Les planètes telluriques

* Caractéristiques physiques de chaque planète, commensurabilité et évolution des orbites,

* Géochimie, radiochronologie,

* Scénarii de formation, histoire, climats des quatre planètes telluriques,

* Notions d’activité géologique, calcul simplifié de gradient géothermique, notions d’intérieurs planétaires, difficultés des modèles actuels concernant Vénus,

* Premières comparaisons entre Vénus et la Terre, du point de vue de l’activité géophysique et de leurs reliefs,

* Les atmosphères planétaires en général, comparaisons entre celles des quatre planètes telluriques,

* Les cas de Mercure et de la Lune, représentatifs des premiers stades d’évolution planétaire,

* Le cas particulier de Mercure et de son couplage « spin-orbite » macroscopique,

* Extension de ces considérations vers les corps telluroïdes du Système Solaire : la Lune et les lunes.

16

La planète Vénus

* Caractéristiques physiques de Vénus,

* Le transit de la planète : le rendez-vous de Vénus qui permit la première détermination des distances dans le Système Solaire,

* Historique de l’exploration de Vénus,

* Les résultats de la sonde Magellan,

* Rappels sur les intérieurs planétaires,

* Activité volcanique et modèles vénusiens, difficultés actuelles,

* Les laves superfluides,

* L’atmosphère de Vénus.

17

La planète Terre

* Caractéristiques physiques générales de la Terre,

* La Terre, planète active géologiquement, interaction avec, et modelage par le vivant,

* Notions élémentaires de sismologie, intérieur de la planète,

* Le noyau interne de la Terre, composition des manteaux, et des roches basaltiques,

* La tectonique des plaques, la dérive des continents, les points chauds, les dorsales,

* Notions sur la dynamique des océans, observations depuis l’espace, importance de Topex - Poséidon,

* L’atmosphère terrestre, notions de météorologie,

* Modèles de formation de la Terre, mise en place de la diversité géologique, importance de la Lune pour la stabilité de l’obliquité terrestre,

* L’émergence du vivant sur notre planète, les apports et dangers de l’extérieur : de la « panspermie » aux astéroïdes tueurs,

* Notions d’écosystèmes et de pollution par l’homme.

18

La planète Mars

* L’histoire de l’observation de Mars, connaissance de Mars avant l’avènement des sondes spatiales, caractéristiques physiques de la planète rouge,

* L’atmosphère martienne, histoire, influence sur les reliefs,

* La géologie et la géomorphologie martienne, la présence de l’eau dans le pergélisol martien, les motifs caractéristiques des sols périglaciaires, les cratères à éjectas lobés, les bords de Valles Marineris,

* Un exemple d’étude de l’interface pergélisol – eau liquide, propagation de l’onde de dégel,

* Les volcans martiens, Arsias Mons, Pavonis Mons, Ascreus Mons, et Olympus Mons, le soulèvement du Plateau de Tharsis, la formation de Valles Marineris,

* Les deux satellites naturels de Mars, Phobos et Deimos : dimensions, formes, nature, origine,

* Les sondes Viking et la recherche de la vie sur Mars, les dernières missions martiennes : Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder, Mars Polar Lander (enfin, Crasher !), Spirit et Opportunity,

* Perspectives et recherches actuelles, l’exploration de Mars par l’homme, après 2020 ?

19

Les planètes géantes

* Généralités physiques sur les planètes géantes,

* L’apport des sondes spatiales,

* La physique interne et l’équation d’état,

* Raffinements de l’équation d’état, travaux de Saumon et Chabrier,

* Les atmosphères des planètes joviennes, la grande tache Rouge de Jupiter,

* Le rayonnement des planètes joviennes,

* Les satellites glaciaires et leur environnement,

* Les anneaux des planètes géantes et leurs interactions avec les satellites, origines cométaires ? ,

* Les satellites irréguliers et leurs mouvements chaotiques,

* Importance des planètes géantes dans la formation du Système Solaire, la formation du nuage de Oort, comparaisons avec les planètes extra-solaires

et les Naines Brunes,

* Le projet SYMPA et l’appréhension de la structure interne par les oscillations.

20

Astéroïdes et comètes

* Historique de la connaissance des petits corps, les familles d’astéroïdes,

* Caractéristiques physiques des comètes, importance de la Ceinture de Kuiper et du nuage de Oort,

* Les comètes Hyakutaké et Hale-Bopp,

* Les comètes, témoins fidèles des premiers temps du Système Solaire ?,

* Importance des petits corps pour notre compréhension de la formation du Système Solaire, rappel du modèle de Kant – Laplace, puis des hypothèses de Safronov,

* Les météorites, vestiges d’une arrivée mouvementée sur la Terre,

* Caractéristiques physiques des astéroïdes, de Gaspra, Ida et Dactyle, résultats de la sonde NEAR à propos d’Eros,

* La Ceinture Principale d’Astéroïdes, caractéristiques dynamiques des petits corps,

* Modèles de formation de la Ceinture d’Astéroïdes, la Ceinture de Kuiper, caractéristiques générales, une étude sur l’évolution primitive de la Ceinture de Kuiper.

21

Caractéristiques stellaires

* Présentation sommaire d’une étoile

* La détermination des distances aux étoiles, indicateurs primaires, parallaxe trigonométrique, aberration de la lumière, notions d’astrométrie, introduction à la mission d’Hipparcos,

* Retour sur l’optique et rayonnement, le corps noir, photométrie, magnitudes, luminosités intrinsèques,

* Les spectres stellaires, comparaison au corps noir, indices de couleur, mécanismes de formation des signatures spectrales, caractéristiques physiques mises en évidence, analyse des raies,

* Rayons et températures des étoiles, classification de Harvard, diagramme de Hertzsprung – Russel, masse des étoiles et populations stellaires,

* Le Soleil, l’étoile la plus proche, son atmosphère,

* Rappels sur la thermodynamique et l’hydrodynamique des plasmas, entropie hors ETL, fonction de Boltzmann, équation de Saha, photométrie énergétique.

22

Structure stellaire

* Contexte observationnel et hypothèses,

* Définition d’une étoile à l’équilibre « complet »,

* Temps caractéristiques d’évolution structurelle,

* Thermodynamique d’un plasma, équation d’état, les différents régimes dégénérés/relativistes,

* Equations de structure stellaire, équation de vitesse lagrangienne, équation de continuité de la masse, équation du mouvement, stabilité dynamique, théorème du Viriel,

* Equation de la conservation de l’énergie, l’équation de transfert radiatif, de transport par conduction, par convection,

* Le problème complet à cinq équations, fermeture du système par la physique constitutive de l’équation d’état et les équations portant sur les populations d’éléments chimiques,

* Un exemple de code informatique de calcul de structure stellaire : le code Starevol de Grenoble,un autre exemple de code de structure et d’évolution stellaire : le code SESAME de l’OCA.

23

Évolution Nucléaire des Etoiles

* Rappels sommaires sur la physique nucléaire, fusion nucléaire, franchissement de la barrière de potentiel, pic de Gamow et queue de distribution,

* Formation des étoiles, théorème du Viriel, évolution de la structure interne par suite de l’évolution des populations chimiques dans les différentes couches de l’étoile,

* Nucléosynthèse stellaire, cycles de combustion, conditions et conséquences,

* Les différentes issues à l’évolution stellaire : naines blanches puis noires, étoiles à neutrons, trous noirs,

* Enrichissement du Milieu Inter Stellaire, notions d’astrochimie, formation de Systèmes Solaires,

* Influence de la morphologie galactique et de l’histoire passée de la galaxie,

* Une étude personnelle sur l’avenir du Soleil et du Système Solaire.

24

Les jeunes étoiles

* Notions sur la formation des étoiles au sein des nébuleuses importance présumée de leur formation en milieu… aqueux,

* Le modèle polytropique des étoiles pré-séquence principale,

* Les étoiles très jeunes, des corps très convectifs,

* Les travaux menés sur le prototype d’étoile jeune T-Tauri,

* Les étoiles jeunes, des rotateurs (trop) rapides,

* Disques d’accrétion autour des étoiles jeunes, planètes formées dans les disques optiquement minces, l’exemple de Bêta Pictoris et des Falling Evaporating Bodies,

* Problème posé dans ce contexte par les planètes extra-solaires, migration planétaire vers l’intérieur,

* Les étoiles jeunes sont-elles gloutonnes de planètes ?

25

Les disques d’accrétion

* Supposition d’existence de disques d’accrétion autour des étoiles jeunes et des objets

compacts supermassifs,

* Observations dans les domaines visible et radio de tels disques, exemple de T-Tauri, détection de rayonnements X, exemple de Cygnus X1,

* Possibilité d’observer des disques d’accrétion des noyaux actifs de galaxies avec le VLTI ?,

* Modèle du disque képlerien sans dissipation, accrétion avec perturbation,

* Disque d’accrétion standard, transfert du moment cinétique par dissipation – à partir de l’équation de Navier-Stokes tensorielle,

* Taux d’accrétion, bilan énergétique,

* Disque d’accrétion d’un Trou Noir,

* Recherches actuelles sur les modèles de disques d’accrétion.

26

Les étoiles doubles, les étoiles variables

* Les étoiles doubles physiques, binaires optiques, binaires spectroscopiques, binaires à éclipses,

* Importance des étoiles doubles dans la détermination des masses, travaux de Paul Couteau,

* Etoiles variables, classification,

* Variables à pulsations radiales périodiques, RR Lyr, W Vir, RX Leo, BW Vul, (missions d’étudiants en observatoire),

* Autres types d’étoiles variables,

* Oscillations non radiales, modes d’oscillation, théorie linéaire des oscillations non radiales, structure interne et hélio et astérosismologie,

* Extensions à la planétosismologie.

27

Les Amas d’Etoiles

* Classification des amas d’étoiles,

* Les amas globulaires, leur dynamique, leur évolution d’après le théorème du Viriel,,

* Les amas ouverts et les étoiles jeunes, exemple des Pléïades,

* Diagramme HR des amas,

* Les amas comme indicateurs des distances et des âges,

* L’observation des amas dans le ciel, le cas particulier l’amas M11, l’amas du vol des Canards Sauvages, ses structures.

28

Le Milieu Interstellaire

* Les nébuleuses brillantes et sombres, leur observation,

* Description du Milieu Interstellaire, cycle gaz-étoiles,

* Notions sur la physique atomique et moléculaire, sur le transfert de rayonnement, solution formelle de l’équation de transfert,

* Application au cas des étoiles et à leur atmosphère, perte de masse par vents,

* Raies d’émission du Milieu Interstellaire,

* Raies d’absorption du Milieu Interstellaire,

* Les régions H⁺ ou H II, la sphère de Strömgren,

* Les nuages intergalactiques H II à grande vitesse,

* Eau et glaces dans le Milieu Interstellaire.

* Le mystère de la génération de H₂.

29

Les Supernovae

* Les derniers stades d’évolution des étoiles, selon leurs masses,

* Supernovae observées, historique de 1054 à 1987, et après,

* Rappels d’hydrodynamique, hydrodynamique idéale et irrotationnelle, pour une onde sonore adiabatique, puis pour un choc adiabatique plan et sphérique,

* Onde de détonation, modèle de Sidov,

* Deux types de Supernovae : SN I et SN II,

* Masse critique, test des raies de l’hydrogène,

* Les SN comme indicatrices qualitatives des âges des populations stellaires,

* Les « SN Ia » comme indicatrices de distances, ou chandelles standards,

* SN II et modèles de pré – supernova,

* Modèles d’effondrement, avec capture des électrons, piégeage des neutrinos, et rebond,

* Les processus dits s, p, et r de synthèse des éléments.

30

La Relativité Générale

* Rappels succins de Relativité Restreinte, calculs heuristiques avec cet espace-temps,

* Equation de Poisson et formalisme tensoriel,

* Nécessité d’un espace courbe, conservation de T_mn, nécessités dynamiques du passage à l’espace – temps courbe,

* Les principes fondamentaux de la Relativité Générale, le principe de Relativité Généralisée, le principe d’équivalence (faible et fort),

* Calcul tensoriel, opérations sur les tenseurs, notion de géodésiques, connexion affine et symboles de Christoffel G^a_bg , le formalisme de Riemann, la courbure R^a_bgd , équation des géodésiques, formalisme dynamique,

* Les équations d’Einstein : S_mn = c.Tmn , détermination classique de c,

* Tenseur métrique statique à symétrie sphérique, signification,

* Solution de Schwarzchild, extérieure et intérieure, tests classiques de vérification de la Relativité Générale,

* Autres types de métriques et intérêt.

31

Gravitation Relativiste

* Abérrations diverses en luminosité et décalage spectral, phénomène des mirages gravitationnels, fonctions de masse,

* Jauges et ondes gravitationnelles, propagation à c,

* Ralentissement du pulsar double PSR 1913+16, de Hulse et Taylor,

* Détection des ondes gravitationnelles, barres de Weber,

* Interférométrie et projet Virgo, implication du groupe ILGA,

* Les forts champs gravitationnels, étoiles à neutrons,

* Notion de Trou Noir, représentation Finkelstein-Eddington et Kruskal-Szekeres,

* Colapse gravitationnel, production d’ondes gravitationnelles,

* Métrique de Kerr-Newman,

* Travaux de Stephen Hawking, thermodynamique des Trous Noirs.

32

Vérifications et prédictions

* Les mirages gravitationnels,

* La mise en place de l’interféromètre Virgo,

* Les sources possibles d’ondes gravitationnelles, les déformations des étoiles à neutrons, le « ringdown » d’un Trou Noir,

* Preuves observationnelles de candidats Trous Noirs,

* Trous Noirs supermassifs, propriétés, détection indirecte, Trous Noirs primordiaux,

* Le problème des AGNs,

* Ondes gravitationnelles et importance du STEP, pour départager les GRT alternatives.

Séances spécialisées du groupe Initiation à l’Astronomie Scientifique

Relativité Générale I

* Un bref historique, de l’antiquité à nos jours,

* Principes de la mécanique classique, Relativité de Galilée,

* Principe d’inertie de Galilée, classes d’équivalence,

* Dynamique classique de Newton,

* La lumière et l’électromagnétisme de Maxwell,

* Expériences sur l’éther, mouvement « absolu » de la Terre.

Relativité Générale II

* Solution d’Einstein sur l’électrodynamique des corps en mouvement,

* Relativité Restreinte, Transformation de Lorentz,

* Notion d’espace – temps, transformation de différentes quantités,

* Formalisme des quadrivecteurs A^a et A_a, notion de ds² et de métrique induite,

* Démonstration par la théorie des groupes.

Relativité Générale III

* Calculs heuristiques avec l’espace-temps de la Relativité Restreinte,

* Construction relativiste restreinte de la gravitation, terme G.M/(c². r),

* Equation de Poisson et formalisme tensoriel,

* Autocouplage du champ gravitationnel, équations non-linéaires,

* Electromagnétisme et hydrodynamique relativistes tensoriels.

Relativité Générale IV

* Nécessité d’un espace courbe, conservation de T_mn,

* Nécessités dynamiques du passage à l’espace – temps courbe,

* Les principes fondamentaux de la Relativité Générale,

* Le principe de Relativité Généralisée,

* Le principe d’équivalence (faible et fort),

* Le rôle du principe de Mach,

* Calcul tensoriel, opérations sur les tenseurs.

Relativité Générale V

* Première approche des équations d’Einstein : S_mn = c.T_mn,

* Notion de géodésiques, connexion affine et symboles

de Christoffel G^a_bg ,

* Le formalisme de Riemann, la courbure R^a_bgd,

* Equation des géodésiques, formalisme métrodynamique,

* La Relativité Générale comme théorie à trois niveaux,

* Les équations d’Einstein : S_mn = c.T_mn,

* Détermination classique de c, autres types de démonstrations.

Relativité Générale VI

* Tenseur métrique statique à symétrie sphérique, signification,

* Solution de Schwarzchild, extérieure et intérieure, notion d’objet en Relativité Générale,

* Tests classiques de vérification de la Relativité Générale,

* Avance du périhélie Mercure,

* Déviation des rayons lumineux au voisinage du Soleil,

* Retard des signaux dans le système solaire (effet Shapiro),

* Introduction aux phénomènes astrophysiques observés.

Relativité Générale VII

* Abérrations diverses en luminosité et décalage spectral,

* Phénomène des mirages gravitationnels, fonctions de masse,

* Jauges et ondes gravitationnelles, propagation à c,

* Ralentissement du pulsar double PSR 1913+16, de Hulse et Taylor.

Relativité Générale VIII

* Détection des ondes gravitationnelles, barres de Weber,

* Interférométrie et projet Virgo,

* Décalage des fréquences en Relativité Générale,

* Les forts champs gravitationnels, étoiles à neutrons.

Relativité Générale IX

* Notion de Trou Noir, représentation Finkelstein-Eddington et Kruskal-Szekeres,

* Colapse gravitationnel, production d’ondes gravitationnelles,

* Trous Noirs en différentes variétés, métrique de Kerr-Newman,

* La « censure cosmique »,

* Les travaux de Roger Penrose sur la singularité irréductible.

Relativité Générale X

* Travaux de Stephen Hawking, thermodynamique des Trous Noirs,

* Entropie de Bekenstein et évaporation des Trous Noirs,

* Trous noirs supermassifs, propriétés,

* Trous Noirs primordiaux,

* Les Trous de Vers, « machine à voyager dans le temps » selon Kip S. Thorne,

* Preuves observationnelles, candidats Trous Noirs.

Relativité Générale XI

* Introduction à la théorie tenseur-scalaire (TS) de Brans-Dicke,

* Importance des GRT alternatives : Tenseur-Scalaire, et multidimensionnelles,

* Ondes gravitationnelles et importance du STEP,

* Questions ouvertes.

Relativité Générale XII

* Quelques idées de cosmologie,

* Quelques notions sur l’Univers observé, hier et aujourd’hui,

* Le paradoxe d’Ölbers du « ciel noir », la mort thermique de l’Univers,

* Cosmologie Newtonienne, constante de Seeliger et Neumann,

* Applications des équations d’Einstein en espace-temps statique,

* L’Univers d’Einstein, importance pour le principe de l’inertie,

* L’Univers vide de De Sitter,

* Le principe cosmologique et l’Univers homogène,

* Modèles évolutifs de Friedmann, Robertson et Walker,

* Observations d’Edwin Hubble et expansion de l’Univers,

* Redshift et loi de Hubble, notion de comobilité, de distances cosmologiques, de paramètre de décélération,

* Bilan de cette activité.

45

La Radioastronomie

* Le rôle de l’observation radioastronomique, historique de Karl Jansky à nos jours,

* Processus thermiques et non thermiques,

* Radiotélescopes et antennes, détection du signal et bruit,

* Télescopes radio simple ouverture,

* L’interféromètre à deux éléments,

* Synthèse d’ouverture,

* L’absorption, amplification, réfraction et atténuation des ondes radio,

* Le continuum radio galactique et les productions du Milieu Interstellaire,

* La Radioastronomie à l’échelle de notre galaxie, la distribution de la matière, les objets stellaires, l’effet maser,

* Les pulsars, leur émission radio et visible,

* A la découverte des radiogalaxies et quasars, notions très élémentaires de cosmologie.

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Notre Galaxie, les galaxies

* Observations de la Voie Lactée par Galilée,

* Premiers modèles de la Galaxie par William Hershel,

* Le « grand débat » de Shapley, Curtis et Kapteyn dans les années 1920, le problème de l’extinction par le MIS,

* Première détermination des distances intergalactiques à l’aide des Céphéides par Edwin Hubble,

* Travaux des astronomes amateurs sur les galaxies,

* Classification et morphologie des galaxies, classification de Hubble, classification révisée de De Vaucouleurs, autres éléments de classification,

* Distances des galaxies, « courant » de Hubble, indicateurs de distances, Céphéides sur le modèle de d Cephei, supergéantes rouges, diamètres des régions HII, SN Ia comme chandelles standard, relations de Tully-Fisher,

* Distribution de luminosité, populations stellaires, distributions de couleurs,

* Propriétés statistiques, milieu interstellaire des galaxies,

* Cinématique et masse des galaxies, trous noirs supermassifs.

47

La dynamique des galaxies I

* Détermination de la distribution de masse des galaxies, galaxies à disque et galaxies elliptiques, rapport masse à luminosité M/L,

* Loi de Tully-Fisher et interprétations,

* Les galaxies elliptiques, vitesse de rotation, profils de forme à trois dimensions, modèles de galaxies elliptiques, modèles de galaxies axisymétriques,

* Structure spirale des galaxies, dynamique stellaire, stabilité, orbites, résonances de Lindblad,

* Théorie des ondes de densité, mécanisme de génération des ondes.

48

La dynamique des galaxies II

* Les galaxies barrées, observations,

* Théorie de la formation des barres, réponse du gaz à un potentiel stellaire barré,

* Interactions entre galaxies, marées galactiques, oscillations verticales et ondoiement,

* Exemple de la galaxie « Roue de Chariot » CartWheel pour la formation de nouvelles étoiles par flambées,

* Friction dynamique,

* Coquille autour des galaxies elliptiques, formation des galaxies elliptiques, effets d’environnement,

* Les amas et super-amas de galaxies, hiérarchisation, problème d’émergence des structures,

* Sondage de l’Univers à grande échelle, formation des grandes structures, masse de Jeans et croissance des perturbations, origine des fluctuations, leur évolution linéaire et non-linéaire.

49

L’Univers galactique, les AGN’s

* Structure de l’Univers à différentes échelles,

* L’environnement galactique proche, les nuages à grande vitesse,

* Radiosources extragalactiques, processus physiques, divers types de sources radio et objets optiques associés,

* Les sources étendues et compactes, modélisation des radiosources,

* Quasars et autres noyaux actifs type galaxies de Seyfert, BL Lac,

* Systèmes de raies d’absorption des quasars,

* Environnement des quasars et mirages gravitationnels, croix d’Einstein, arcs d’Einstein,

* Modélisation et classification des AGNs, recherches en astroparticules.

50

Rayonnements à haute énergie

* Historique de la découverte des Quasars et Radiogalaxies,

* Echelle d’énergie des rayonnements, spectre d’énergie des rayons cosmiques,

* L’origine extragalactique des rayons cosmiques, classification des AGNs, spectres typiques,

* Modèle du disque d’accrétion,

* Problème des jets « superluminiques »,

* Plasmas relativistes et effet Compton inverse,

* Les émissions de très haute énergie, leur détection grâce à l’effet Cerenkov,

* L’accrétion sur les objets compacts.

Introduction à la Cosmologie I

* Définition et objectifs de la cosmologie,

* Quelques notions sur l’Univers observé, hier et aujourd’hui,

* Le paradoxe d’Ölbers du « ciel noir », le problème de la mort thermique de l’Univers,

* Cosmologie Newtonienne, constante de Seeliger et Neumann,

* Applications des équations d’Einstein de la Relativité Générale en espace-temps statiques,

* L’Univers d’Einstein, importance pour le principe de l’inertie,

* L’Univers vide de De Sitter,

* Le principe cosmologique et l’Univers homogène,

* Modèles évolutifs de Friedmann - Lemaître, Robertson et Walker,

* Observations d’Edwin Hubble et expansion de l’Univers,

* Décalage « vers le rouge » et loi de Hubble, notion de comobilité,

* Distances cosmologiques, paramètre de décélération.

51

Introduction à la Cosmologie II

* Modèles primordiaux de Lemaître et de Friedmann, singularité et « Big Bang »,

* Problème de la constante cosmologie, modèles associés,

* Conséquences thermodynamiques, travaux de Gamow,

* Observations et « constante » de Hubble,

* Les horizons cosmologiques, chronologie des événements,

* Les détracteurs du « Big Bang »,

* Principe cosmologique parfait par Bondi et Hoyle,

* Découplage matière – rayonnement, fond cosmologique diffus (ou Cosmic Microwave Background, CMB),

* Découverte du rayonnement fossile en 1965 par Penzias et Wilson, observations de COBE,

* Les problèmes actuels de la cosmologie observationnelle,

* Les expériences Boomrang et Maxima sur la géométrie notre Univers par l’étude du CMB, les expériences italiennes.

52

Phénomènes primordiaux

* La nucléosynthèse primordiale, la production des éléments légers,

* La transition quark – hadron, la baryosynthèse,

* Phénomènes de l’Univers primordial : champs scalaires, inflation, murs domaniaux, défauts topologiques,

* Du rien au tout : la « naissance quantique » de l’Univers,

* Perspectives sur le temps imaginaire de Stephen Hawking,

* Culture générale sur les théories d’unification, et de grande unification, notions de Supercordes,

* Topologie, première approche de la Théorie des Univers Chiffonnés de Jean-Pierre Luminet,

* Enigmes : Causalité, constante cosmologique, origine des galaxies.

53

Physique des particules

* Généralités sur les particules stables, instables,

* Les principales caractéristiques des particules,

* Aspects quantiques en physique des particules,

* Symétries en physique des particules,

* Interaction forte et modèle des quarks.

54

Modèle inflationnaire

* Transitions de phase dans l’Univers très primordial,

* L’état métastable de surfusion et l’énergie du vide,

* Modèle cosmologique à constante cosmologique L non nulle, modèle de De Sitter, l’expansion exponentielle,

* La clarification des modèles d’Univers très primordial et de la platitude actuelle de l’Univers,

* Discussion sur les points encore obscurs concernant l’énergie du vide et la constante cosmologique.

55

Modèle de Stephen Hawking

* Généralités sur la cosmologie quantique,

* Le problème de la « Gravitation Quantique », définition au sens d’Ashtekar,

* Notions d’intégrales de chemin de Feynmann, amplitude de transition entre deux configurations,

* Application à l’Univers très primordial, convergence de l’intégrale avec le temps imaginaire d’Hawking, métrique définie positive (régime euclidien),

* Postulat de Hartle et Hawking sur l’existence d’un état quantique fondamental, convergence de l’intégrale de chemin de Feynmann avec une seule configuration comme borne,

* Transition du faux vide au vrai vide par effet tunnel,

* Réflexions sur le dédoublement du temps, équivalence des métriques à t = 0, disparition de la singularité temporelle.

56

La Relativité d’Echelle, la théorie de l’Espace-Temps Fractal de Laurent Nottale

Une tentative intéressante ?

* Avertissement sur la tentative,

* Rappels sommaires sur la Mécanique Quantique, postulats,

* Incompatibilités de fond avec les TRG,

* Enoncé des intégrales de chemin de Feynmann,

* Les constantes fondamentales et la physique de l’horizon,

* Notion initiale d’objet fractal selon Benoît Mandelbrot,

* Quelques applications, attracteurs étranges et chaos,

* Besoin d’extension du principe de relativité,

* Travaux préliminaires et indépendants par Garnet Ord,

* Relativité des échelles par Laurent Nottale,

* Des objets fractals aux espaces fractals,

* Fonctions fractales et analyse non-standard,

* Vers une définition de l’espace – temps fractal,

* Les équations du groupe de renormalisation,

* Dimension fractale d’un chemin quantique,

* Structure fractale de l’espace – temps quantique,

* Interprétation géodésique de la dualité onde – corpuscule,

* Démonstration des éléments du principe de correspondance,

* Une démonstration de l’équation de Schrödinger      ,

* Vers une théorie restreinte de la relativité d’échelle,

* Charges, masses et groupe de renormalisation,

* Transformation Lorentzienne des échelles,

* Brisure de relativité d’échelle, implications à haute énergie,

* Espace-temps fractal et astrophysique et cosmologie,

* Relativité d’échelle et cosmologie, problème de la causalité,

* Au delà des exposants Lyapunov, équations de type Schrödinger,

* Quantification de différents systèmes planétaires,

* Quantification des périhélies des comètes,

* Quantification des mouvements des paires de galaxies,

* Quantification des mouvements des galaxies en espace de phase,

* Problèmes internes non résolus, le travail de Jean-Claude PISSONDES,

* Différents sujets de recherche en astrophysique,

* Sujets d’autres domaines, supraconductivité, turbulence, et autres,

* Une nouvelle analyse de l’essence du problème,

* De nouvelles perspectives.

57

La théorie des Univers Chiffonnés

de Jean-Pierre Luminet

En préparation

58

Les grandes énigmes de l’Univers

* De grandes énigmes, véritables défis à l’Astrophysique, et à la Physique générale,

* Les crises scientifiques de l’histoire des sciences, épistémologie et changements de paradigmes,

* Le problème de la Mécanique Quantique axiomatique actuelle et de l’abandon de la notion de trajectoires au sens classique,

* La Physique des très hautes énergies et la grande unification,

* Les constantes fondamentales de la Physique, et leurs possibles « variations »,

* Les problèmes rencontrés avec la turbulence,

* La matière sombre dans l’Univers, fermeture ou non de l’espace ?

* La formation des galaxies,

* La quintessence et les fantômes scalaires de la cosmologie,

* Le problème de la constante

cosmologique L,

* Pourquoi l’animateur est-il encore célibataire ?

59

Une idée de la théorie des supercordes et la théorie M

En préparation

60

La matière sombre et la gravitation répulsive, théorie de Peebles

En préparation

61

La théorie de la Gravitation Quantique en Boucles

En préparation

62

La Recherche en Astronomie et Astrophysique

* Organisation de la Recherche en Astrophysique, en France et dans le monde,

* Aperçu des programmes de recherche des Observatoires et des laboratoires français,

* Les programmes de recherche de l’OCA, et ceux du Laboratoire Universitaire d’Astrophysique de Nice, le LUAN, de l’Université de Nice - Valrose,

* Campagnes d’observations, organisation,

* Les publications de recherche, le problème et les dangers du « publish or perish »,

* Vers l’ouverture pluridisciplinaire,

* Recherche et citoyenneté, retransmission des connaissances,

* Le vaste problème de la vulgarisation scientifique et technique,

* Conclusions : il reste bien du travail à faire…

* En post-scriptum : mes propres recherches.

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En relisant Trin Xuan Thuan : « L’univers dans la paume de la main », astrophysique et philosophie

En préparation

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Bilan de l’activité, perspectives

* Bilan général à propos de la nouvelle structure,

* Bilan des activités de l’année, réunions, sorties,

* Bilan des projets des étudiants,

* Accueil des remarques et critiques par voie de questionnaire,

* Orientation future de ce type d’animation encore au stade expérimental,

* Possibilité, après ce cycle d’initiation de culture générale, d’approfondir en relativité et cosmologie.