Cours d'astrophysique

Leçon 1 • Calcul différentiel et intégral et équations différentielles

Couvre les dérivées, les intégrales et les équations différentielles ordinaires essentielles à la modélisation des systèmes physiques. Établit le langage mathématique utilisé dans tous les chapitres suivants.

Leçon 2 • Électromagnétisme et théorie des ondes

Présente les équations de Maxwell, la propagation des ondes électromagnétiques et les principes fondamentaux du rayonnement. Soutient directement la compréhension de la lumière, des spectres et de la radioastronomie.

Leçon 3 • Principes de la mécanique classique

Couvre la dynamique newtonienne, la mécanique lagrangienne et les lois de conservation. Ces principes sous-tendent la mécanique orbitale et l'analyse de la structure stellaire.

Leçon 4 • Physique statistique et thermique

Présente la thermodynamique, la théorie cinétique et les distributions statistiques. Ces concepts sont essentiels pour les atmosphères stellaires, la dynamique des gaz et les modèles cosmologiques.

Leçon 1 • Optique et conception des télescopes

Explique les conceptions de télescopes réflecteurs et réfracteurs, les rapports focaux et le pouvoir de résolution. Relie les principes optiques au choix de l'instrument pour des objectifs scientifiques spécifiques.

Leçon 2 • Photométrie et spectroscopie

Enseigne les systèmes de magnitudes, la photométrie par filtres et les techniques d'extraction spectrale. Ces méthodes donnent les luminosités, les températures et les abondances chimiques des sources.

Leçon 3 • Stratégies d'observation multi-longueurs d'onde

Examine les fenêtres d'observation des ondes radio, infrarouges, optiques, X et gamma ainsi que leurs contraintes atmosphériques. Prépare les étudiants à concevoir des campagnes multi-longueurs d'onde.

Leçon 4 • Détecteurs et traitement du signal

Couvre les technologies de détecteurs CCD, infrarouges et radio ainsi que leurs caractéristiques de bruit. Établit comment la sortie brute du détecteur est convertie en mesures de flux calibrées.

Leçon 1 • Atmosphères stellaires et spectres

Modélise le transfert radiatif dans les atmosphères stellaires et prédit les profils des raies spectrales. Relie les modèles atmosphériques aux spectres observés pour la détermination des paramètres.

Leçon 2 • Évolution stellaire tardive et points d'arrivée

Retrace l'évolution post-séquence principale à travers les géantes rouges, les nébuleuses planétaires et les supernovae. Détermine comment la masse initiale dicte le type de reste compact final.

Leçon 3 • Équations de la structure stellaire

Dérive les quatre équations de la structure stellaire : équilibre hydrostatique, continuité de la masse, transport d'énergie et production d'énergie. Forme le cœur quantitatif de la modélisation stellaire.

Leçon 4 • Réactions nucléaires dans les étoiles

Couvre les chaînes proton-proton, les cycles CNO et les réactions de combustion de l'hélium qui alimentent les étoiles. Relie les taux de réaction à la luminosité stellaire et à la durée de vie sur la séquence principale.

Leçon 1 • Petits corps et détection des exoplanètes

Couvre les astéroïdes, les comètes et les objets de la ceinture de Kuiper, puis présente la détection des exoplanètes par transit et par vitesse radiale. Fait le pont entre la science du système solaire et la recherche sur les exoplanètes.

Leçon 2 • Intérieurs et surfaces planétaires

Analyse les profils pression-température, la différenciation et les processus de surface sur les planètes rocheuses et géantes. Relie les modèles d'intérieur aux observations sismiques et gravitationnelles.

Leçon 3 • Atmosphères et climats planétaires

Modélise la composition atmosphérique, le bilan radiatif et les mécanismes de rétroaction climatique. Applique ces modèles aux atmosphères de la Terre, de Vénus, de Mars et des planètes géantes.

Leçon 4 • Formation du système solaire

Présente l'hypothèse de la nébuleuse, l'accrétion du disque et les modèles de croissance des planétésimaux. Explique le gradient de composition et l'architecture du système solaire.

Leçon 1 • Processus de formation stellaire

Modélise l'instabilité de Jeans, l'effondrement des nuages et la formation des disques protostellaires. Relie les propriétés des nuages moléculaires à la fonction de masse initiale des populations stellaires.

Leçon 2 • Cinématique et dynamique stellaires

Applique l'équation de Boltzmann sans collision et les équations de Jeans pour modéliser les mouvements stellaires. Relie les distributions de vitesse au potentiel gravitationnel sous-jacent.

Leçon 3 • Composantes et morphologie de la Voie lactée

Décrit la structure du disque, du bulbe, du halo et des bras spiraux de la Voie lactée. Établit la base observationnelle pour comprendre l'architecture de notre galaxie.

Leçon 4 • Physique du milieu interstellaire

Caractérise les phases du milieu interstellaire, y compris les régions HII, les nuages moléculaires et le plasma chaud. Relie les propriétés du MIS à la formation stellaire et à l'évolution galactique.

Leçon 1 • Relations d'échelle des galaxies

Couvre les relations de Tully-Fisher, de Faber-Jackson et du plan fondamental reliant les observables des galaxies à la masse. Ces relations servent d'indicateurs de distance et de sondes de la formation des galaxies.

Leçon 2 • Noyaux actifs de galaxies et quasars

Modélise l'accrétion sur des trous noirs supermassifs comme moteur de l'activité des AGN et des quasars. Relie la rétroaction des AGN à la suppression de la formation stellaire dans les galaxies massives.

Leçon 3 • Classification et morphologie des galaxies

Présente la séquence de Hubble, les types de galaxies elliptiques, spirales et irrégulières, ainsi que leurs propriétés physiques. Établit le vocabulaire d'observation pour la recherche extragalactique.

Leçon 4 • Amas de galaxies et structure à grande échelle

Décrit les propriétés des groupes et amas de galaxies et de la toile cosmique. Utilise les données X, optiques et de cisaillement gravitationnel faible pour mesurer les masses des amas et les fractions baryoniques.

Leçon 1 • Fondements de la relativité générale

Présente le principe d'équivalence, la courbure de l'espace-temps et les équations de champ d'Einstein. Fournit le cadre géométrique nécessaire pour analyser les environnements d'objets compacts.

Leçon 2 • Astrophysique des ondes gravitationnelles

Dérive l'émission d'ondes gravitationnelles des systèmes binaires et explique les principes de détection interférométrique. Relie les paramètres de la forme d'onde aux masses, aux spins et aux distances des sources.

Leçon 3 • Physique des trous noirs

Analyse les solutions de Schwarzschild et de Kerr, les horizons des événements et les ergosphères. Applique ces métriques à l'accrétion, aux orbites des photons et aux signatures d'observation.

Leçon 4 • Binaires X et physique de l'accrétion

Étudie le transfert de masse dans les systèmes binaires, les spectres des disques d'accrétion et la variabilité des rayons X. Relie la physique de l'accrétion aux propriétés d'observation des transitoires X et des pulsars.

Leçon 1 • Énergie noire et contraintes cosmologiques

Présente les preuves de l'expansion accélérée à partir des supernovae de type Ia, des BAO et des données du CMB. Évalue les modèles de constante cosmologique et d'énergie noire dynamique par rapport aux contraintes actuelles.

Leçon 2 • Cosmologie de Friedmann et expansion

Dérive les équations de Friedmann à partir de la relativité générale et les résout pour différents contenus en énergie. Établit le cadre mathématique pour tous les modèles cosmologiques standard.

Leçon 3 • Nucléosynthèse du Big Bang

Modélise la production d'éléments légers dans les trois premières minutes à l'aide de réseaux de réactions nucléaires. Compare les abondances prédites d'hydrogène, d'hélium et de lithium aux observations.

Leçon 4 • Inflation et formation des structures

Présente les modèles inflationnistes qui résolvent les problèmes d'horizon et de platitude et qui ensemencent les perturbations de densité. Retrace comment les fluctuations quantiques se développent pour former la toile cosmique observée.