La structure de l'univers

Ce cours magistral de 48 h introduit les grands concepts de l'astronomie et de l'astrophysique contemporaines à travers l'étude des astres et de la structure de l'Univers.

Après une mise en perspective des échelles de distance et de l'histoire du décentrement de notre place dans l’Univers, l'enseignement s'attache à décoder les mouvements apparents du ciel. Il détaille ensuite la physique des étoiles, de leur formation, leur évolution jusqu’à leurs stades ultimes (naines blanches, étoiles à neutrons et trous noirs). La dynamique du Système Solaire y est analysée (formation planétaire, atmosphères, effet de serre, effet de marées, petits corps du Système Solaire), ouvrant sur la révolution des exoplanètes et la question de l'habitabilité. Le cours aborde enfin l'Univers à grande échelle : la Voie Lactée, la matière noire, les galaxies actives et les fondements observationnels du modèle standard de la cosmologie.

Un supplément de 12 h est dédié aux étudiants en sciences physiques pour formaliser mathématiquement les problèmes de dynamique orbitale (lois de Newton, lois de Kepler, problème à deux corps) et de forces de marée. Un projet équivalent de 12h sera proposé aux autres filières et consistera en la lecture d’article et/ou l’écoute de podcasts et/ou le visionnage de vidéos en lien avec l’astronomie.

Ce cours général d’introduction à l’astronomie et à l’astrophysique offre une culture scientifique transversale à des étudiant·es en sciences pour qui il représente souvent l'unique formation dans ce domaine. Il vise à leur donner une vision cohérente de la structure et de l'évolution de l'Univers, tout en tissant des passerelles avec la physique, la chimie, la géologie et la biologie. Au-delà de l'acquisition de connaissances factuelles sur les propriétés des astres et les processus physiques stellaires et planétaires, l'enseignement a pour objectif de former à la méthode et à la démarche scientifiques. À travers des cas d'étude concrets, il développe l'esprit critique en mobilisant des concepts épistémologiques pour apprendre à distinguer les théories validées des pseudosciences ou des apparences trompeuses. Enfin, pour les étudiants en sciences physiques, le cours a pour objectif supplémentaire d'initier à la modélisation mathématique et à la résolution des équations de la gravitation appliquées à la mécanique orbitale. Les autres filières apprendront à exercer leur esprit critique sur les contenus à teneur astrophysique délivrés par les médias généralistes.

Connaissances et compétences pré-requises ou co-requises

• Pour les étudiants du Bachelier en Sciences Physiques :  PHYS-F-110 (Physique générale I et II).
• Pour les autres sections (Biologie, Chimie, Géographie, Géologie, Informatique) : aucun pré-requis académique formel. Une maîtrise des notions de base en physique, mathématiques et chimie du secondaire général (notation scientifique, trigonométrie et géométrie élémentaires, cinématique de base) est suffisante pour aborder le cours.

• Cours magistral (48 h)

Le cours magistral est dispensé en auditoire et s'appuie sur une riche iconographie scientifique (images et spectres de télescopes terrestres et spatiaux, modélisations, etc.). Il alterne l'exposé des concepts physiques, leur contexte historique et des études de cas interactives sollicitant l'esprit critique des étudiant·es. Cet enseignement est complété par une séance d'immersion au Planétarium de Bruxelles, permettant de visualiser concrètement dans l'espace les mouvements célestes diurnes, nocturnes, annuels et de précession.

• Projet (12 h)
  • Physiciens : travaux dirigés sur la mécanique céleste
  • Autres filières : articles/podcasts/vidéos en lien avec l’astronomie

Références, bibliographie et lectures recommandées

1. Seguin et Villeneuve, Astronomie et Astrophysique, De Boeck Université
2. Diapositives publiées aux P.U.B.
3. Site du cours sur l'université virtuelle : https://uv.ulb.ac.be/course/view.php?id=135520
 

Support(s) de cours

• Syllabus
• Université virtuelle
• Podcast

Contacts

Titulaire : Thibault Merle – Institut d'Astronomie et d'Astrophysique – Campus de la Plaine, Bâtiment NO, local N4.210 – thibault.merle@ulb.be

Co-titulaire : Rodrigo Alvarez – Observatoire royal de Belgique / Planétarium de Bruxelles – rodrigo.alvarez@oma.be

Campus

Plaine

Méthode(s) d'évaluation

• Examen écrit

Examen écrit

• Question fermée à Choix Multiple (QCM)

Langue(s) d'évaluation

• français