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Il s’agit d’enseignements transverses de physique fondamentale à travers des problématiques astrophysiques modernes. Chaque chapitre du cours accompagné d’une séance de travaux dirigés et souvent aussi d’une séance de travaux pratiques est construit autour d’un milieu astrophysique (Étoiles, Exoplanètes, galaxies, cosmologie).

Pour poser, comprendre et décrire les mécanismes astrophysiques en jeu, divers domaines de la physique sont sollicités (électromagnétisme/ rayonnement /optique, thermodynamique, mécanique quantique / analyse spectrale, mécanique classique et élément de mécanique relativiste, hydrodynamique, physique atomique, physique nucléaire, physique des matériaux).

L’astrophysique est une science d’observation. Chacune des thématique est abordée à la fois pas ses aspects théoriques et observationnels ainsi que les techniques d’observation des objets astrophysiques.

1. OBSERVATION IN SITU
– TP 1 (3 heures), visite du planétarium de Marseille (Palais Longchamp), étude des systèmes de coordonnées des étoiles, introduction aux techniques d’observation, préparation aux observations à l’OHP, étude d’un télescope, outils de réduction de données (python)
– TP 2 (2 jours), visite et observations nocturnes et analyse des données obtenues à l’OHP

2. LES ÉTOILES
– Cours 1 & TD 1 (3 heures), Corps noir et spectrométrie (lois de Stefan-Boltzmann, Kirchhoff, couleurs & magnitudes)
– Cours 2 & TD 2 (3 heures), Classification des étoiles (diagramme H-R), caractéristiques des étoiles (production d’énergie, vie & mort)
Note : Les observations faites à l’OHP permettent de réaliser un travail sur l’étude des étoiles (observation et étude d’un amas globulaire)

3. LES SYSTÈMES PLANÉTAIRES
– Cours 3 & TD 3 (3 heures), introduction aux systèmes planétaires. Méthode des détection et de caractérisation.
– TP 3 (3 heures), détection d’un exoplanète par vélocimétrie à partir de données réelles obtenues à l’OHP avec le spectrographe professionnel SOPHIE
Note : Le TD pluridisciplinaire prépare le TP sur la détection d’une exoplanète.

4. LES GALAXIES
– Cours 4 & TD 4 (3 heures), introduction aux galaxies, aux milieux interstellaire et à la Galaxie (composition, physique, populations stellaires, milieu interstellaire, cinématique, dynamique, matière noire)
– TP 4 (3 heures), manipulation en ligne du radiotélescope d’Onsala (Suède) pour cartographier une région de la Voie Lactée en hydrogène neutre.
Note : Des galaxies sont observées à l’OHP.

5. COSMOLOGIE
– Cours 5 & TD 5 (3 heures), introduction à la cosmologie (observations majeures, loi de Hubble, rayonnement cosmologique, nucléosynthèse primordiale, matière noire, énergie noire, modèles cosmologiques, questions actuelles)