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Chandelle standard

Une chandelle standard est un objet astronomique qui a une luminosité connue. Plusieurs méthodes importantes permettant de déterminer les distance en astronomie extragalactique et en cosmologie sont basées sur des chandelles standards.

En comparant la luminosité connue (ou sa grandeur logarithmique dérivée, sa magnitude absolue) et la luminosité observée (sa magnitude apparente) d'une chandelle standard, il est possible de calculer sa distance à l'aide de la formule:

où D est la distance, kpc signifie kiloparsec (10³ parsec), m est la magnitude apparente et M la magnitude absolue .

Les chandelles standards les plus connues sont:

• les variables de la Lyre(RR Lyrae variables) - des géantes rouges utilisées essentiellement pour mesurer des distances dans la Voie lactée et les amas globulaires proches.
• les céphéides - le choix préféré en astronomie extragalactique, permettant d'atteindre des distances jusqu'à 20 Mpc.
• les supernovas de Type Ia - qui ont une magnitude absoue très bien déterminée comme une fonction de la forme de leur courbe lumineuse et qui sont très utiles pour déterminer les distances à des échelles extragalactiques.

En astronomie galactiques, les X-ray bursts (comment traduire? Sursauts X?) (des explosions thermonucléaires à la surface d'une étoile à neutrons sont utilisés comme chandelles standards. Les observations des sursauts X montrent parfois un spectre des rayons X indiquant une extension du rayon de l'étoile. Ainsi le flux de rayon X au maximum du réseau doit correspondre à la luminosité d'Eddington, qui peut être calculé une fois que la masse de l'étoile à neutron est connue (habituellement, on l'estime à 1,5 masses solaires). Cette méthode permet de déterminer la distance de certaines binaires de faible masse émettant des rayonnements X, qui sont peu lumineuse dans la lumière visible, rendant la mesure de leur distance très difficile.

Le principal problème soulevé avec les chandelles standards est la question récurrente de leur réelle standardisation. Par exemple, toutes les observations semblent indiquer que les supernovas de type Ia qui sont à une distance connues ont la même luminosité (corrigée par la forme de la courbe lumineuse). Néanmoins, on ne sait pas pourquoi elles devraient avoir la même luminosité et la possibilités que les supernovas de type Ia distantes aient des propriétés différentes ne peut être exclue.

Cette question n'est pas que philosophique, comme l'on peut le voir en étudiant l'histoire des mesures de distances utilisant les céphéides. Dans les années 1950, Baade découvrit que les céphéides proches utilisées pour calibrer les chandelles standards étaient d'un type différent de celui utilisé pour mesurer les galaxies proches. Les céphéides proches faisaient partie des étoiles de population II qui sont beaucoup plus riches en métaux que les céphéides distantes, faisant partie de la population I. Cela eu comme conséquence que les étoiles distantes étaient plus lumineuses que ce qui était cru jusqu'à alors et les distances admises des amas globulaires, des galaxies proches et le diamètre de la Voie lactée fut soudainement doublées.