Cartes de révision : Astronomie
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- Introduction (Astronomie)Cartes de rappel introduisant l'astronomie. Ce que l'astronomie étudie et où les éléments de la vie ont été fabriqués. La nature de la science : hypothèses, science observationnelle versus science historique, et évaluation par les pairs. L'universalité des lois physiques. Les nombres en astronomie : notation scientifique, vitesse de la lumière et année-lumière. Le temps de propagation de la lumière et le fait de regarder dans le passé. Un tour du système solaire : planètes, étoiles, l'unité astronomique, et les tailles et distances de la Terre, de la Lune et du Soleil. La Voie lactée et l'univers à grande échelle : galaxies, constellations, le Groupe local, Andromède, superamas et quasars. L'univers de l'infiniment petit : atomes, molécules, éléments et densité de la matière dans l'air, l'espace interstellaire et l'espace intergalactique. Le calendrier cosmique de Carl Sagan.
- Observer le ciel : la naissance de l'astronomie (Astronomie)Cartes de révision sur la façon dont les humains ont appris à lire et à comprendre le ciel. La sphère céleste et ses repères : le zénith, l'horizon, les pôles célestes et l'équateur céleste, et comment la hauteur du pôle révèle votre latitude. L'écliptique, les 88 constellations, les astérismes et le zodiaque. L'astronomie antique : Ératosthène mesurant la Terre, Hipparque et son catalogue d'étoiles, les magnitudes et la précession, le modèle géocentrique de Ptolémée et l'Almageste, Stonehenge et les Mayas. L'astrologie face à l'astronomie : les horoscopes, les douze signes et pourquoi l'astrologie n'a aucun fondement scientifique. La naissance de l'astronomie moderne : Copernic et le modèle héliocentrique, et les découvertes au télescope de Galilée sur les phases de Vénus, les lunes de Jupiter, les étoiles de la Voie lactée et les montagnes de la Lune.
- Orbites et gravité (Astronomie)Cartes de révision sur la façon dont les mouvements des planètes ont été mesurés puis enfin expliqués. Les 20 années d'observations de Tycho Brahe et les trois lois du mouvement planétaire de Kepler : orbites elliptiques, foyers et excentricité, la loi des aires égales et P au carré = a au cube. La synthèse de Newton : ses trois lois du mouvement, la quantité de mouvement, la masse, la vitesse, l'accélération, la densité et le moment cinétique. La loi de la gravitation universelle, la force en carré inverse, la constante gravitationnelle et la forme, avec la masse, de la troisième loi de Kepler établie par Newton. Les orbites dans le système solaire : périhélie et aphélie, les huit planètes, la ceinture d'astéroïdes et les comètes. Satellites et sondes spatiales : vitesses circulaire et de libération, décroissance orbitale et assistances gravitationnelles (Voyager 2). Enfin, la gravité avec de nombreux corps : les perturbations et la prédiction puis la découverte de Neptune qui a confirmé les lois de Newton.
- La Terre, la Lune et le ciel (Astronomie)Cartes de révision sur la façon dont les mouvements de la Terre définissent le ciel et nos mesures du temps. La sphère céleste : grands cercles, méridiens, longitude et latitude, équateur et pôles célestes, déclinaison et ascension droite, et le pendule de Foucault. Les saisons : l'inclinaison axiale de 23,5 degrés de la Terre, les solstices et les équinoxes, ainsi que les tropiques et les cercles polaires. La mesure du temps : jours sidéraux et jours solaires, temps solaire vrai et moyen, fuseaux horaires standard, heure d'été et ligne de changement de date. Le calendrier : l'année tropique et le mois synodique, les réformes julienne et grégorienne, et les règles des années bissextiles. Phases et mouvements de la Lune : les mois sidéral et synodique, les heures de lever et de coucher des phases, et la rotation synchrone. Les marées océaniques : la force de marée, les deux bourrelets, les marées de vive-eau et de morte-eau, et le frottement de marée. Enfin, les éclipses de Soleil et de Lune : l'ombre et la pénombre, les éclipses annulaires et totales, et pourquoi elles ne se produisent pas chaque mois.
- Rayonnement et spectres (Astronomie)Cartes de révision sur la lumière et la façon dont elle révèle la nature de la matière dans tout l'univers. Le comportement de la lumière : la théorie électromagnétique de Maxwell, la longueur d'onde et la fréquence, la vitesse de la lumière, le photon et la dualité onde-corpuscule, et la loi de l'inverse du carré pour la brillance. Le spectre électromagnétique : rayons gamma, rayons X, ultraviolet, visible, infrarouge, micro-ondes et ondes radio, ainsi que la loi de Wien et la loi de Stefan-Boltzmann pour le rayonnement du corps noir. La spectroscopie : le prisme de Newton, la dispersion, les spectres continu, d'absorption et d'émission, les raies de Fraunhofer et l'identification des éléments par Kirchhoff. La structure de l'atome : électrons, protons et neutrons, le noyau, les isotopes, le modèle de Bohr et la constante de Planck. La formation des raies spectrales : états fondamental et excités, excitation et émission, les séries de Lyman, Balmer et Paschen de l'hydrogène, l'ionisation et la recombinaison. Enfin l'effet Doppler : décalage vers le bleu et vers le rouge, vitesse radiale et la formule de Doppler.
- Instruments astronomiques (Astronomie)Cartes de révision sur les télescopes et les détecteurs que les astronomes utilisent pour étudier l'univers. Télescopes : leurs fonctions de collecte et de focalisation de la lumière, l'ouverture et la surface collectrice, les réfracteurs face aux réflecteurs, l'aberration chromatique, le foyer newtonien et le foyer Cassegrain, et l'histoire depuis Lippershey et Galilée jusqu'au premier réflecteur de Newton et aux grands réfracteurs. Les télescopes aujourd'hui : les géants de 8 à 10 mètres (Keck, Gran Telescopio Canarias, VLT, Subaru, Gemini, Hale), les miroirs segmentés, les sites élevés et sombres, et l'optique active et adaptative. Détecteurs : plaques photographiques, CCD, imagerie face à la spectroscopie, réseaux de diffraction et détecteurs infrarouges refroidis. Radiotélescopes : Jansky et Reber, antennes paraboliques et récepteurs, Green Bank, Arecibo et FAST, et l'interférométrie du VLA et d'ALMA jusqu'au VLBA. Observatoires spatiaux : Hubble, IRAS, Spitzer, JWST, SOFIA, Chandra et Fermi. Et les futurs géants : l'ELT, le TMT, le GMT, l'observatoire Vera Rubin et le Cherenkov Telescope Array.
- Le système solaire : une vue d'ensemble (Astronomie)Des cartes de rappel présentant le système solaire dans son ensemble. Son inventaire : le Soleil, les huit planètes, leurs lunes et leurs anneaux, et des débris tels que les astéroïdes, les comètes et la poussière, formés ensemble il y a environ 4.5 milliards d'années. La structure : le Soleil concentrant 99.8 pour cent de la masse, les planètes telluriques face aux planètes joviennes, les distances en unités astronomiques et les périodes orbitales, les densités et les rotations. Les corps plus petits : les objets transneptuniens, les cinq planètes naines, les lunes des satellites galiléens jusqu'à Titan et Triton, les systèmes d'anneaux, les astéroïdes, les comètes, les météores et les météorites. Composition et structure : les géantes riches en hydrogène, les planètes telluriques de silicates et de fer, la différenciation, et la façon dont la température de surface diminue avec la distance. La datation des surfaces par le comptage des cratères et par la désintégration radioactive, avec les principaux couples d'isotopes parent-fille et leurs demi-vies. Et l'origine du système solaire à partir d'une nébuleuse solaire de gaz et de poussière en rotation.
- La Terre en tant que planète (Astronomie)Cartes de révision pour étudier la Terre comme l'une des planètes telluriques. Ses propriétés d'ensemble : diamètre, masse, densité record et vitesse de libération. Son intérieur stratifié issu de la différenciation : la croûte océanique basaltique et la croûte continentale granitique, le manteau profond, le noyau de fer, ainsi que le champ magnétique et la magnétosphère que produit le noyau liquide. Sa croûte agitée : roches ignées, sédimentaires et métamorphiques, une douzaine de plaques tectoniques environ mues par la convection du manteau, l'expansion des fonds océaniques, la subduction, les failles, la dérive des continents et les points chauds. Son atmosphère : le mélange d'azote, d'oxygène et d'argon, la pression au niveau de la mer, la troposphère, la stratosphère et l'ionosphère, la couche d'ozone, ainsi que le temps face au climat. La coévolution de la vie et de l'air : les roches les plus anciennes, les stromatolithes, la montée de l'oxygène, ainsi que le dioxyde de carbone actuel et l'effet de serre. Et les impacts cosmiques qui ont façonné la Terre, de Tunguska et Chelyabinsk au Meteor Crater et à l'impact de Chicxulub qui a mis fin à l'ère des dinosaures.
- Mondes cratérisés : la Lune et Mercure (Astronomie)Cartes de révision pour étudier la Lune et Mercure, les mondes sans air et fortement cratérisés les plus proches de nous. Les propriétés globales de la Lune : son diamètre, sa masse, la gravité de surface, la vitesse de libération, sa faible densité et sa rotation synchrone, et pourquoi elle ne retient aucune atmosphère. Ses deux types de terrain : les mers basaltiques sombres (maria) qui ont inondé les bassins d'impact, les hautes terres claires, anciennes et fortement cratérisées faites d'anorthosite, le régolithe et ses températures extrêmes de jour et de nuit. La physique de la formation des cratères d'impact : les vitesses d'impact, l'explosion à l'échelle nucléaire, la taille du cratère et des éjectas, les rayons clairs, les cratères secondaires et la fréquence de formation des cratères d'une taille donnée. Les idées concurrentes sur l'origine de la Lune, des hypothèses de la fission, de la soeur et de la capture jusqu'à la principale hypothèse de l'impact géant. Et Mercure : son orbite excentrique, son énorme noyau de fer, la résonance spin-orbite de 3 pour 2, ses températures extrêmes, les escarpements de contraction, le bassin de Caloris, la glace polaire et les missions Mariner 10 et MESSENGER qui l'ont cartographié.
- Planètes semblables à la Terre : Vénus et Mars (Astronomie)Cartes de révision pour étudier Vénus et Mars comme planètes telluriques semblables à la Terre : leurs atmosphères, surfaces, géologie, histoire climatique et la comparaison avec la Terre.
- Les planètes géantes (Astronomie)Cartes de révision sur les quatre planètes géantes du système solaire externe : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. La composition du système solaire externe et la distinction entre les géantes gazeuses (Jupiter et Saturne) et les géantes de glace (Uranus et Neptune). Les missions robotiques qui les ont explorées : les Pioneer, les deux Voyager et leur Grand Tour, Galileo et sa sonde atmosphérique à Jupiter, Cassini et l'atterrissage sur Titan à Saturne, et l'orbite polaire de Juno. Les propriétés globales de chaque planète : période orbitale, diamètre, masse, densité, rotation et inclinaison de l'axe, y compris Uranus basculée sur le côté. Leurs intérieurs d'hydrogène métallique liquide, leurs noyaux de roche et de glace, leurs sources de chaleur internes et leurs champs magnétiques puissants et inclinés. Et leurs atmosphères : la composition hydrogène-hélium, les couches de nuages d'ammoniac et de méthane, les bandes et les zones, les féroces courants-jets et les tempêtes durables comme la Grande Tache rouge de Jupiter et la Grande Tache sombre de Neptune.
- Anneaux, lunes et Pluton (Astronomie)Cartes de révision sur les systèmes de lunes et d'anneaux des planètes géantes, et sur la planète naine Pluton. Les quatre lunes galiléennes de Jupiter : Callisto, fortement cratérisée, la géante Ganymède, Europe et son océan, et Io la volcanique, dont les éruptions sont alimentées par le chauffage de marée. Les lunes de Saturne, dont Titan avec sa dense atmosphère d'azote et ses lacs d'hydrocarbures, et Encelade avec ses geysers d'eau et son océan souterrain. Triton, lune capturée de Neptune, le monde le plus froid visité à ce jour, avec ses geysers d'azote. Pluton et sa grande lune Charon, en double verrouillage de marée, explorés par New Horizons en 2015. Et les systèmes d'anneaux planétaires : les anneaux de glace d'eau brillants et larges de Saturne avec la division de Cassini, les anneaux sombres et étroits d'Uranus et de Neptune, et comment les résonances orbitales et les lunes bergères les sculptent.
- Comètes et astéroïdes (Astronomie)Cartes de révision sur les petits corps du système solaire : astéroïdes et comètes. La ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, les plus grands astéroïdes Cérès, Pallas et Vesta, ainsi que les classes de composition de type C, type S et type M. Les sondes qui ont visité et échantillonné des astéroïdes : Galileo, NEAR-Shoemaker, Hayabusa, OSIRIS-REx, Dawn et Lucy, sans oublier le visiteur interstellaire 'Oumuamua. Les objets géocroiseurs et la défense planétaire : les explosions aériennes de Tunguska et de Chelyabinsk, le Spaceguard Survey et les missions DART et Hera. L'anatomie d'une comète, avec son noyau, sa chevelure et ses queues, le modèle de la boule de neige sale de Fred Whipple et des comètes célèbres comme Halley et 67P Churyumov-Gerasimenko, explorée par Rosetta et Philae. Et les réservoirs qui alimentent les comètes : le lointain nuage d'Oort des comètes à longue période et la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune qui nourrit les comètes à courte période.
- Échantillons cosmiques et l'origine du système solaire (Astronomie)Cartes de révision sur les échantillons cosmiques qui atteignent la Terre et sur ce qu'ils révèlent de la formation du système solaire. Les météores, les étoiles filantes produites lorsque de minuscules particules se consument dans l'atmosphère, et les pluies de météores que la Terre rencontre en traversant le courant de débris d'une comète, des Perséides aux Léonides. Les météorites, les fragments qui survivent jusqu'au sol : les classes ferreuses, pierreuses et ferro-pierreuses, les corps primitifs par opposition aux corps différenciés, et les acides aminés de la météorite de Murchison qui datent le système solaire d'environ 4,56 milliards d'années. Le modèle de la nébuleuse solaire pour la formation : un disque en rotation qui s'effondre, la séquence de condensation qui a séparé les planètes rocheuses internes des géantes glacées, l'accrétion des planétésimaux et la différenciation. Ce que nous enseignent les autres systèmes planétaires, découverts par les méthodes Doppler et des transits et par Kepler : super-Terres, Jupiters chaudes et migration planétaire. Et l'évolution à long terme des mondes, où la taille détermine combien de temps une planète reste géologiquement active, de la Lune morte à la Terre avec sa tectonique des plaques et à Olympus Mons sur Mars.
- Le Soleil : une étoile ordinaire (Astronomie)Cartes de révision sur le Soleil, l'étoile ordinaire au centre de notre système solaire, et l'activité qui parcourt sa surface. Sa structure et sa composition : une boule composée surtout d'hydrogène et d'hélium d'un million de kilomètres de large, du noyau à 15 millions de degrés jusqu'à la photosphère visible en passant par la zone convective, puis la fine chromosphère et la couronne ténue mais chauffée à un million de degrés qui lance le vent solaire. Le cycle solaire : les taches solaires avec leur ombre et leur pénombre, le rythme d'environ 11 ans des maxima de taches solaires, la rotation différentielle, l'effet Zeeman qui cartographie les champs magnétiques, et le cycle magnétique de 22 ans entraîné par la dynamo solaire. L'activité solaire au-dessus de la photosphère : les plages, les protubérances, les éruptions, les éjections de masse coronale et les régions actives où de forts champs magnétiques les relient. Et la météorologie de l'espace, la façon dont les particules et le rayonnement du Soleil perturbent la magnétosphère de la Terre, de l'événement de Carrington de 1859 et de la panne du Québec de 1989 jusqu'au minimum de Maunder.
- Le Soleil : une centrale nucléaire (Astronomie)Cartes de révision sur la façon dont le Soleil brille réellement. L'énigme du XIXe siècle sur la source d'énergie du Soleil : la combustion chimique ne durerait que quelques milliers d'années, et même la contraction gravitationnelle de Kelvin et Helmholtz ne pourrait l'alimenter que pendant environ 100 millions d'années, bien en deçà de l'âge géologique de la Terre. La réponse est venue du E = mc^2 d'Einstein et de la fusion nucléaire : au plus profond du cœur, au-dessus d'environ 12 millions de K, la chaîne proton-proton fusionne environ 600 millions de tonnes d'hydrogène en hélium chaque seconde, convertissant environ 4 millions de tonnes de matière en énergie pure. L'intérieur solaire en théorie : l'équilibre hydrostatique, les zones radiative et convective, et les centaines de milliers d'années qu'un photon met à s'échapper alors qu'un neutrino s'en va en quelques secondes. Et les observations qui le confirment : le problème des neutrinos solaires, l'oscillation des neutrinos, les expériences de Davis et de Sudbury, et l'héliosismologie.
- Analyser la lumière des étoiles (Astronomie)Cartes sur la manière dont les astronomes lisent la lumière d'une étoile. Éclat : la différence entre la luminosité (l'énergie totale émise par seconde) et l'éclat apparent (l'énergie qui nous parvient), l'affaiblissement selon la loi de l'inverse du carré avec la distance, et l'échelle des magnitudes d'Hipparque, où plus brillant signifie un nombre plus petit et où cinq magnitudes couvrent un facteur de 100. Couleur : la température de surface d'une étoile fixe sa couleur, de plus de 40 000 K blanc-bleu jusqu'à environ 2 000 K rouge, quantifiée par l'indice de couleur UBV. Spectres : les classes ordonnées par température OBAFGKM (plus L, T, Y), leurs signatures de raies spectrales, les naines brunes et Annie Jump Cannon. Et ce que révèlent les spectres : la composition (environ trois quarts d'hydrogène), la vitesse radiale à partir du décalage Doppler, le mouvement propre sur le ciel, ainsi que la rotation et la pression lues dans la largeur des raies.
- Les étoiles : un recensement céleste (Astronomie)Cartes sur le recensement des étoiles. Le voisinage solaire : compter les étoiles situées à environ 21 années-lumière montre que les naines rouges de type M, froides et peu lumineuses, sont bien plus nombreuses que les étoiles lumineuses, et que les étoiles brillantes de notre ciel le sont parce qu'elles sont puissantes, non parce qu'elles sont proches. Masses : comment les étoiles binaires et la forme newtonienne de la troisième loi de Kepler permettent aux astronomes de peser les étoiles, des plus petites vraies étoiles proches de 1/12 de masse solaire, en passant par les naines brunes, jusqu'à environ 250 masses solaires, ainsi que la relation masse-luminosité qui les relie. Diamètres : les méthodes indirectes (occultations lunaires, binaires à éclipses et loi de Stefan-Boltzmann) qui révèlent des tailles allant d'environ celle du Soleil à la vaste supergéante rouge Bételgeuse. Et le diagramme de Hertzsprung-Russell : le tracé de la luminosité en fonction de la température, où la séquence principale, les géantes, les supergéantes et les naines blanches prennent chacune leur place.
- Distances célestes (Astronomie)Cartes sur la façon dont les astronomes mesurent les distances dans l'espace. Unités fondamentales : l'histoire du mètre, la seconde-lumière et l'unité astronomique (la distance moyenne entre la Terre et le Soleil), précisée à l'époque moderne par la télémétrie radar. L'arpentage des étoiles : la parallaxe et la triangulation, le parsec, la relation D = 1/p, la première parallaxe stellaire mesurée par Bessel en 1838, ainsi que les satellites Hipparcos et Gaia qui ont étendu la méthode à toute la Galaxie. Les étoiles variables comme chandelles standards : les céphéides pulsantes et les étoiles RR Lyrae, la courbe de lumière et la période, et la relation période-luminosité d'Henrietta Leavitt qui a permis aux céphéides d'atteindre des dizaines de millions d'années-lumière. Et la méthode du diagramme H-R (parallaxe spectroscopique), les classes de luminosité des supergéantes aux naines, et l'échelle des distances cosmiques qui relie toutes ces techniques.
- Entre les étoiles : le gaz et la poussière dans l'espace (Astronomie)Cartes sur le milieu interstellaire, le gaz et la poussière entre les étoiles. Le mélange : environ 99% de gaz et 1% de poussière, surtout de l'hydrogène et de l'hélium, soit à peu près 15% de la masse stellaire de la Galaxie. Gaz interstellaire : les régions H II chaudes et ionisées et leur lueur rouge H-alpha, l'hydrogène neutre et froid et la raie à 21 centimètres, le gaz ultra-chaud de supernova, et les froids et gigantesques nuages moléculaires riches en molécules. Poussière cosmique : de minuscules grains à cœur rocheux et manteau glacé qui provoquent l'extinction, le rougissement, ainsi que les nébuleuses par réflexion et les nébuleuses sombres. Rayons cosmiques : des noyaux et des électrons à grande vitesse, surtout des protons, arrivant presque à la vitesse de la lumière. Le cycle de vie de la matière cosmique lorsque les étoiles rendent à l'espace du gaz et de la poussière enrichis. Et le voisinage propre du Soleil, la chaude Bulle Locale et le nuage Local Fluff qui nous entoure.
- La naissance des étoiles et la découverte de planètes hors du système solaire (Astronomie)Cartes de révision sur la façon dont naissent les étoiles et dont nous découvrons des planètes autour d'autres étoiles. La formation stellaire dans les nuages moléculaires géants : leurs intérieurs froids et filamenteux, les amas denses et les cœurs qui s'effondrent, et l'exemple saisissant du nuage moléculaire d'Orion et de sa nébuleuse. Les étapes de la formation d'une étoile : protoétoiles, disques protostellaires en rotation, étoiles T Tauri, vents stellaires, et les jets qui illuminent les objets de Herbig-Haro. Lire l'évolution stellaire sur le diagramme H-R : traces évolutives, le seuil de 12 millions de K pour atteindre la séquence principale, et les limites de masse des véritables étoiles. Les preuves que les planètes se forment dans des disques circumstellaires, croissant par accrétion des grains de poussière aux planétésimaux puis aux planètes géantes. Et la révolution des exoplanètes : 51 Pegasi b, les méthodes des vitesses radiales et des transits, l'imagerie directe, la moisson de Kepler, les super-Terres et les mini-Neptunes, et la migration planétaire.
- Les etoiles, de l'adolescence a la vieillesse (Astronomie)Cartes de revision sur la maniere dont les etoiles vieillissent et meurent. La vie sur la sequence principale : la sequence principale d'age zero, la petite fraction de masse convertie en energie par la fusion, et a quel point la duree de vie depend fortement de la masse, d'une etoile O qui dure un million d'annees a une naine M qui dure des centaines de milliards d'annees. Le depart de la sequence principale : la contraction du coeur, la fusion de l'hydrogene en couche et le gonflement en une geante rouge froide et lumineuse comme Betelgeuse. Lire l'age des etoiles sur les amas stellaires : les types globulaire, ouvert et association, et le point de rebroussement de la sequence principale qui date un amas et limite meme l'age de l'univers. Et les etapes ulterieures : le processus triple alpha et le flash de l'helium, le coeur stratifie de carbone et d'oxygene, l'ejection d'une nebuleuse planetaire et, pour les etoiles massives, la fusion en une structure en pelure d'oignon qui s'arrete au fer.
- La mort des etoiles (Astronomie)Cartes de revision sur la maniere dont les etoiles terminent leur vie. La mort des etoiles de faible masse : la limite de Chandrasekhar, les naines blanches a electrons degeneres, leur composition de carbone, oxygene et neon et leur densite extreme, puis leur extinction en naines noires. La fin explosive des etoiles massives : l'interieur en pelure d'oignon qui fusionne jusqu'au fer, l'effondrement du coeur en neutrons et neutrinos et la supernova de type II qui ensemence l'espace des elements les plus lourds. Les supernovae observees, de SN 1006 a SN 1987A. Les etoiles a neutrons et les pulsars : leur taille, leur densite et leur gravite de surface, la decouverte de Jocelyn Bell en 1967, le modele du phare et les magnetars. L'evolution des systemes binaires : novae, supernovae de type Ia et pulsars milliseconde. Et les sursauts gamma, courts issus de la fusion d'etoiles a neutrons et longs issus de l'effondrement d'etoiles massives.
- Trous noirs et espace-temps courbe (Astronomie)Cartes de revision sur la relativite generale d'Einstein et sa prediction la plus extreme. La theorie elle-meme : le principe d'equivalence, l'espace-temps courbe par la matiere et la gravite comprise comme cette courbure. Les tests classiques : la precession du perihelie de Mercure, la deviation de la lumiere des etoiles lors de l'eclipse de 1919, le decalage vers le rouge gravitationnel et la dilatation du temps, ainsi que les corrections relativistes qui maintiennent la precision du GPS. Les trous noirs : l'horizon des evenements, le rayon de Schwarzschild, la singularite, la spaghettification et la masse du coeur necessaire pour en former un. Les preuves : les binaires X, les disques d'accretion, Cygnus X-1 et les trous noirs supermassifs au centre des galaxies. Et l'astronomie des ondes gravitationnelles : le pulsar binaire PSR 1913+16, LIGO, ainsi que les fusions de trous noirs de 2015 et d'etoiles a neutrons de 2017.
- La Voie lactée (Astronomie)Cartes de révision sur notre galaxie. Son architecture: la cartographie de Herschel et de Shapley, le disque mince et le disque épais, le bulbe nucléaire et le halo d'étoiles et de matière noire, avec la position du Soleil à environ 26 000 années-lumière du centre. Sa structure spirale tracée par la raie de l'hydrogène à 21 cm, les bras de l'Écu-du-Centaure et de Persée, et l'éperon d'Orion-Cygne du Soleil. Sa masse déduite des vitesses orbitales et de la troisième loi de Kepler, l'année galactique de 225 millions d'années et les indices d'un vaste halo sombre. Son centre: le trou noir Sagittarius A* de 4,6 millions de masses solaires, les orbites stellaires qui permettent de le peser et les travaux d'Andrea Ghez, couronnés par le prix Nobel. Ses populations stellaires: les populations I et II de Baade, leurs âges et leurs métallicités. Et sa formation et sa croissance par effondrement protogalactique et l'accrétion continue de galaxies naines, se terminant par la future fusion avec Andromède.
- Les galaxies (Astronomie)Cartes de révision sur les galaxies au-delà de la Voie lactée. Leur découverte : les univers-îles de Kant, le grand débat sur les nébuleuses spirales et la preuve apportée par Edwin Hubble en 1924, à l'aide de céphéides dans Andromède, que les galaxies se situent bien au-delà de la nôtre. Leurs types sur le diagramme en diapason de Hubble : spirales et spirales barrées de Sa à Sc, elliptiques de E0 à E7 des naines aux géantes, lenticulaires S0 et irrégulières comme les Nuages de Magellan, avec leurs tailles, leurs masses et leurs luminosités. Leurs propriétés mesurées à partir des vitesses de rotation et orbitales, et les rapports masse-lumière qui trahissent la matière noire. L'échelle des distances extragalactiques : céphéides, supernovae de type Ia et relation de Tully-Fisher. Et l'univers en expansion : les décalages vers le rouge de Slipher, la théorie de Lemaître de 1927, la loi vitesse-distance de Hubble-Humason, la constante de Hubble et l'image du pain aux raisins d'une expansion sans centre.
- Galaxies actives, quasars et trous noirs supermassifs (Astronomie)Cartes de révision sur les noyaux galactiques actifs et les trous noirs supermassifs qui les alimentent. Quasars : le sens de source radio quasi stellaire, leur découverte dans les années 1950 avec du matériel radar excédentaire, la lecture par Maarten Schmidt en 1963 de l'énorme décalage vers le rouge de 3C 273, les décalages vers le rouge qui atteignent 96% de la vitesse de la lumière, les galaxies hôtes observées par le télescope spatial Hubble et la variabilité rapide qui situe la région émettrice à quelques mois-lumière. Le moteur : un trou noir central alimenté par un disque d'accrétion chauffé par friction, l'efficacité masse-énergie d'environ 10% qui éclipse la fusion nucléaire, des masses allant de moins d'un million à des dizaines de milliards de Soleils, M87 et l'ombre captée par l'Event Horizon Telescope en 2019, et des jets lancés à des vitesses proches de celle de la lumière. Et l'évolution cosmique : le pic précoce des quasars et de la formation stellaire, le rapport de masse de 1/200 entre le trou noir et la galaxie, les événements de rupture par effet de marée, les trous noirs germes, des fusions comme NGC 6240 et la rétroaction des trous noirs sur la naissance des étoiles.
- L'évolution et la distribution des galaxies (Astronomie)Cartes de révision sur la manière dont les galaxies se sont formées, ont grandi et se sont organisées à travers le cosmos. Remonter le temps : l'univers âgé de 13,8 milliards d'années, les premières étoiles apparues en moins d'un milliard d'années, les plus de 2 000 milliards de galaxies, et les minuscules galaxies primitives, bleues et de faible masse observées à grand décalage vers le rouge. Les fusions de galaxies : des collisions bien plus fréquentes dans le passé, des flambées de formation d'étoiles qui consument leur gaz en quelques millions d'années, la galaxie du Têtard et sa queue de marée, les deux trous noirs jumeaux de NGC 6240, et le cannibalisme galactique. La structure à grande échelle : le principe cosmologique, le Groupe local, les amas de la Vierge et de Coma, les superamas, les vides, et la toile cosmique en forme d'éponge. La matière noire : les courbes de rotation des galaxies, les rapports masse-luminosité des amas, les lentilles gravitationnelles, les MACHOs, et la matière noire froide face à la matière noire chaude. Et l'assemblage des structures : la formation descendante face à la formation ascendante, les elliptiques rouges et éteintes, et un univers composé d'environ 5% d'atomes, 27% de matière noire et 68% d'énergie noire.
- Le Big Bang (Astronomie)Cartes de révision sur l'origine et l'évolution de l'univers tout entier. L'âge du cosmos : le temps de Hubble, l'univers âgé de 13,8 milliards d'années, la décélération qui a cédé la place à l'accélération portée par l'énergie noire, et le résultat de 1998 sur les supernovae de type Ia, honoré par le prix Nobel de 2011. Un modèle de l'univers : le cosmos homogène et isotrope à grande échelle, le facteur d'échelle, le décalage vers le rouge cosmologique, la densité critique et les géométries ouverte, fermée et plate. Le commencement : le Big Bang, l'atome primitif de Lemaitre, l'univers chaud et primordial de Gamow, l'échelle température-temps, et la nucléosynthèse de l'hydrogène, de l'hélium et du lithium dans les quatre premières minutes. Le fond diffus cosmologique : Penzias et Wilson, le corps noir à 2,73 kelvins, la recombinaison à 380 000 ans, et les missions COBE, WMAP et Planck. Ce dont l'univers est fait : environ 4 % de matière ordinaire, 27 % de matière noire et 68 % d'énergie noire. Et les idées de pointe : l'inflation et les problèmes de la platitude et de l'horizon, les quatre forces fondamentales, les théories de grande unification, le principe anthropique, l'ajustement fin cosmique et le multivers.
- La vie dans l'univers (Astronomie)Cartes de révision sur la recherche de la vie au-delà de la Terre. Le contexte cosmique : l'évolution chimique des éléments, les molécules organiques et les hydrocarbures, la biochimie, et la Terre comme troisième planète dotée d'eau liquide. L'astrobiologie : les éléments et le solvant nécessaires à la vie, les extrêmophiles et les limites connues de température, d'acidité et d'alcalinité, les plus anciens fossiles et les stromatolithes, la montée de l'oxygène, les protéines et l'ADN, le monde à ARN, et les expériences de Miller-Urey. L'exploration du système solaire et au-delà : la zone habitable, les missions Viking, Curiosity et Perseverance vers Mars, les océans souterrains d'Europe et d'Encelade, les lacs d'hydrocarbures et les tholins de Titan, la première exoplanète, et les biosignatures atmosphériques. Et la recherche d'une intelligence extraterrestre : l'équation de Drake, pourquoi les ondes radio sont privilégiées, le projet Ozma, l'Allen Telescope Array, Arecibo, FAST et Breakthrough Listen.