View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Srednja škola za elektrotehniku i računalstvo Rijeka
Astrometrija i fotometrija asteroida Vesta
Učenik:
Dario Zubović, 1. r.
Mentor:
Vanesa Ujčić Ožbolt, dipl. oec.
vanesa@aad.hr
Školska godina 2011./2012.
1
Sadržaj
1. Uvod........................................................................................................................................... 2
2. Asteroidi ..................................................................................................................................... 3
2.1. Asteroid 4 Vesta................................................................................................................... 4
3. Astrometrija i fotometrija Veste .................................................................................................. 7
4. Zaključak .................................................................................................................................. 10
5. Životopis................................................................................................................................... 11
6. Popis literature .......................................................................................................................... 12
2
1. Uvod
Na ideju o snimanju asteroida i astrometriji mi je dao jedan kolega iz Akademskog
astronomskog društva – Rijeka, čiji sam i ja član. Ubrzo, ideja je prerasla u sve veću želju. Potom
sam za ovaj praktični rad odlučio snimati asteroid Vestu i upoznati njegovu putanju. Ujedno, ovo je
bila prilika da se upoznam s astrometrijom, kojom se nisam još nikada bavio, pa je ovaj rad korisno
stjecanje novog znanja.
3
2. Asteroidi
Asteroidi su mala tijela u orbiti oko Sunca. Također se nazivaju planetoidima. Ta dva pojma
se povijesno povezuju za sva tijela u orbiti oko Sunca koja nisu planeti ili kometi. Otkad je
otkriveno da mala tijela vanjskog Sunčevog sustava prema kemijskom sastavu više nalikuju
kometima, pojam "asteroid" sve više upotrebljava samo za stjenovita i/ili metalna tijela unutarnjeg
Sunčevog sustava, a koja nisu u orbiti Jupitera. Postoje milijuni asteroida, a godišnje se otkriva
velik broj istih. Smatra se da su asteroidi nastali tijekom formacije planeta, no nikada nisu uspjeli
srasti u jedan planet.
Prvi asteroid je otkrio Giuseppe Piazzi 1801. godine. Otkriven je potpuno slučajno, nakon
što je Piazzi primijetio pomicanje jedne "zvijezde" u Biku. Dobio je ime Ceres i u početku se
smatrao planetom. Njegov kolega, Carl Friedrich Gauss, iskoristio je Piazzijeva promatranja kako
bi izračunao točnu udaljenost objekta od Zemlje. Iako usavršena, Gaussova metoda za utvrđivanje
udaljenosti asteroida još uvijek se koristi. U narednim godinama, uslijedila su otkrića sličnih tijela.
Sir William Herschel je istaknuo kako se kod tih tijela u teleskopu ne uočava disk, kao što je slučaj
s planetima, već izgledaju točkasto kao zvijezde, no da se značajno razlikuju od zvijezda zbog
prividnog pomicanja u odnosu na zvjezdanu pozadinu. Za sva takva tijela predložio je ime
"asteroid" (grč. asteroeidē – sličan zvijezdi).
Do danas je otkriven veliki broj asteroida te smo ih uspješno grupirali prema orbitama i
položaju. Većina poznatih asteroida ima orbitu između Marsa i Jupitera – u tzv. glavnom
asteroidnom pojasu. Procjenjuje se da asteroidni pojas sadrži između 1,1 i 1,9 milijuna asteroida
većih od 1 km u promjeru. Smatra se da je njihovo spajanje u planet spriječilo jako gravitacijsko
polje Jupitera. Također, pronađeni su asteroidi koji dijele putanju s nekim većim planetom te se
nalaze u njegovim Lagrangeovim točkama. Takve asteroidima nazivamo trojancima, a najpoznatiji
primjer su Grci i Trojanci koji dijele putanju s planetom Jupiterom.
Još jedna važna skupina asteroida su Zemlji bliski asteroidi tj. NEA (eng. Near-Earth
asteroids). U tu skupinu svrstavamo sve asteroide kojima putanja prolazi blizu putanje našeg
planeta. NEA asteroidi "prežive" na istoj putanji nekoliko milijuna godina, nakon čega budu
izbačeni iz Sunčevog sustava uslijed gravitacijskog učinka planeta ili dožive sudar s nekim
planetom. Najprihvaćenija teorija o postanku NEA asteroida jest da su oni "odgurani" Jupiterovom
gravitacijom iz glavnog asteroidnog pojasa.
4
Glavni asteroidni pojas između planeta Marsa i Jupitera; lako su uočljive
skupine Jupiterovih trojanaca
Još jedna podjela asteroida je prema njihovoj građi, odnosno spektralnom tipu. Tako
razlikujemo tri osnovne skupine:
C-tip: ugljični asteroidi, 75% svih asteroida
S-tip: silikatni asteroidi, 17% svih asteroida
M-tip: metalni asteroidi, 8% svih asteroida
2.1. Asteroid 4 Vesta
Vesta, odnosno formalnog naziva 4 Vesta, drugi je najmasivniji asteroid i četvrti po redu
otkriveni, zbog čega uz njegovo ime i stoji broj četiri. Promjer mu je oko 530 kilometara. U
asteroidnom pojasu, Vesta je drugi najmasivniji objekt nakon Ceresa, koji danas više nije u
kategoriji asteroida već patuljastih planeta. Moguće je da manje masivni Pallas ima veći volumen,
no njegove precizne dimenzije nisu poznate. Heinrich Olbers je otkrio Pallas 1802., dvije godine
nakon otkrića Ceresa. Pretpostavio je da su ta dva asteroida ostaci uništenog planeta pa je, kako bi
5
se pronašlo još ostataka, predložio pretraživanje područja neba u kojem se sijeku putanje ta dva
asteroida. Godine 1807. godine zaista i uspijeva te pronalazi Vestu (u međuvremenu je pronađen i
Juno). Olbers je prepustio imenovanje novog asteroida matematičaru Carlu Friedrichu Gaussu, koji
ga je nazvao prema Rimskoj božici srca, doma i obitelji Vesti. Danas znamo da je slučajnost da je
Vesta nađena upravo u području koji je Olbers pretraživao s obzirom da Ceres, Vesta i Pallas nisu
dijelovi većeg objekta.
Vesta snimljena iz letjelice Dawn
Zanimljivo je koliko Vesta ima sličan sastav planetima. Pretpostavlja se da ima slojevitu
građu: jezgru od željeza i nikla te bazaltnu koru. Bazalta kora razlikuje Vestu od svih ostalih
asteroida te je čini sličnijom terestičkim planetima. Pretpostavlja se kako je takva kora nastala
unutar kratkog vulkanskog razdoblja na Vesti.
Iako su neke letjelice već snimale izbliza neke od asteroida, sve se to odvijalo u sklopu
istraživanja nekih drugih objekata i letjelice su samo proletjele pokraj tih njih. Vesta je prvi asteroid
koji je upravo jedan od glavnih ciljeva jedne misije; letjelica se zove Dawn i osim Veste istraživat
će i patuljasti planet Ceres.
6
Usporedba veličine Veste i još nekih asteroida
7
3. Astrometrija i fotometrija
Ako želimo izračunati orbitu nekog tijela, potrebno nam je znati njegov točan položaj na
nebu kroz dulje vremensko razdoblje, kako bismo dobili smjer i brzinu kretanja. Iz tih podataka
možemo izračunati njegov položaj u Sunčevom sustavu i orbitu. Današnja tehnologija, odnosno
fotoaparati i računala, znatno ubrzavaju i olakšavaju cijeli postupak. Metoda koju koristimo za
dobivanje položaja objekta na nebu iz fotografije zove se astrometrija. To je postupak kojim na
fotografiji mjerimo udaljenost između ciljanog objekta i usporednih zvijezda s poznatim položajem.
Zatim pomoću kompjutorskog programa izračunavamo koliko svaki piksel na slici iznosi kutnih
sekundi na nebu te preračunavamo ranije izmjerene udaljenosti u stvarne koordinate objekta na
nebu. Tijekom izvođenja fotometrije također uspoređujemo ciljani objekt s usporednim zvijezdama,
no ovaj put s ciljem dobivanja magnitude objekta.
Vestu sam slikao fotoaparatom Canon EOS 550D spojenim na teleskop refraktor Vixen FLX
(80 mm promjer i 600 mm žarišna duljina) koji je montiran uz glavni teleskop riječke zvjezdarnice.
Odabrao sam Vixen zbog većeg vidnog polja (oko 1°), zbog potrebe za usporednim zvijezdama.
Slikao sam s ekspozicijom od 30 sekundi pri ISO vrijednosti 800. Također, važno je znati da u
ovakvoj postavi 1 piksel na slici iznosi 1,48 kutnih sekundi.
Slikao sam 17.02., 22.02. i 24.02.2012. godine. Svake od tih noći sam slikao petnaest slika,
koje sam kasnije spojio u jednu u cilju smanjivanja šuma i povećanja točnosti rezultata. Zbog
utjecaja atmosfere, drugačijeg fokusa i drugog vidnog polja nije moguće vršiti usporedbu
fotografija različitih noći. Kako ti već nabrojani vanjski utjecaji utječu na sve objekte u istoj
fotografiji, na njoj možemo napraviti usporedbu između referentnih zvijezdi i zadanog objekta. Na
primjer, ako preko ciljanog objekta prividno prijeđe oblak, on će jednako zatamniti i ostale objekte
u vidnom polju, pa stoga rezultati ostaju jednaki. Kako bih našao referentne zvijezde na slikama
koristio sam digitalni zvjezdani katalog Tycho-2. Koristeći iste referentne zvijezde kao kod
astrometrije, na slikama sam izvršio fotometriju. Tako sam pomoću magnitude provjerio imam li u
vidnom polju zaista Vestu. Dobio sam iduće koordinate asteroida i magnitude za provjeru:
Datum Rektascenzija Deklinacija Magnituda 17.02.2012. 23h 50m 12s –06° 31' 26" 8,3 22.02.2012. 00h 01m 02s –05° 34' 42" 8,2 24.02.2012. 00h 02m 29s –05° 15' 18" 7,8
8
Snimak 17.02.2012.
Snimak 22.02.2012.
9
Snimak 24.02.2012.
Rezultate koje sam dobio usporedio sam s podacima koje sam pronašao na internet stranici
međunarodne organizacije za asteroide i komete Minor Planet Center:
Datum Rektascenzija Deklinacija Magnituda 17.02.2012. 23h 52m 52,1s –06° 32' 12" 8,2 22.02.2012. 00h 01m 18,4s –05° 35' 12" 8,2 24.02.2012. 00h 04m 41,2s –05° 12' 23" 8,2
Na kraju, pomoću programa find_orb i OrbitViewer uspio sam napraviti prikaz orbite Veste:
10
4. Zaključak
Iako sam uspio dobiti 3D prikaz orbite Veste pomoću programa find_orb i OrbitViewer, u
usporedbi rezultata sa stvarnim koordinatama Veste sa stranice međunarodne organizacije za
asteroide i komete (MPC) nailazim na malo veću grešku imam u noći 24.02., što pripisujem
manjem broju referentnih zvijezda u vidnom polju i vjetru koji je vidljivo izobličio zvijezde na slici.
Za ostale dane je rezultat prilično zadovoljavajući.
Na ovaj rad gledam kao na uspješno upoznavanje s tehnikama obrade fotografija i učenje
astrometrije, s kojom se sada susrećem prvi put. Ujedno, ovaj rad vidim i kao pripremu za buduće
kompleksnije projekte.
11
5. Životopis
Rođen sam 21.04.1996. i živim u Rijeci. Pohađam 1. razred Srednje škole za elektrotehniku
i računalstvo Rijeka. Zanima me astronomija i u Akademsko astronomsko društvo – Rijeka sam se
učlanio prije četiri godine. Prvi put sam na natjecanju iz astronomije bio u 7. razredu. Jedno od
područja astronomije koje me najviše zanima je astrofotografija.
U slobodno vrijeme treniram snow-boarding.
12
6. Popis literature
Knjige:
Buchheim Robert K., The Sky is Your Laboratory, Praxis Publishing Ltd, Chichester, UK, 2007.
Internet:
http://en.wikipedia.org/wiki/4_Vesta
http://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid
http://www.minorplanetcenter.net/
Recommended