Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Hertzsprung-Russell diagram van open sterrenhopen
Hendrik VandenbruaeneVolkssterrenwacht Beisbroek
Feb 2011
Hoe het begon…
• Ejnar Hertzsprung (EUR)• Henry Norris Russell (USA)• Vroege 20e eeuw• Plot van Lichtkracht t.o.v. Sterkleur (spectraalklasse)• Kleur – Magnitude diagramà sterren blijkbaar niet willekeurig verdeeld, maar
verband tussen lichtkracht en oppervlakte-temperatuur
• HRD
• Cruciaal voor inzicht eigenschappen sterren, sterevolutie etc…
Een beetje theorie over HRDs
Voorbeeld van modern HR diagram op basis van 15.000 sterren Hipparcos
Sterevolutie door HRD
Iso-chronen in HRD• Plot van de positie van de sterren met een bepaalde leeftijd over de
verschillende startmassa’s heen à karakteristiek patroon
Vb : simulatie voor bep samenstelling, parameter in figuur leeftijd in log(yr)
Praktisch voorbeeld hiervan
• HRD van bolvormige sterrenhoop• Pionier : F Zwicky (U2010)
Een beetje theorie over stereigenschappen
Magnitude - Lichtkracht• Schijnbare magniude : m• Absolute magnitude : M (= m op 10 parsec)• m-M = afstandsmodulus• M = m + 5 – 5 log d (d : afstand in parsec)
• m2 – m1 = 2.5 log (l1/l2) : relatie magnitude en lichtkracht (wet van Pogson)
• Concreet tov zon :• 4.8 – M = 2.5 log(L/Lzon)
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
-10 -5 0 5 10
absolute mag
licht
krac
ht to
v zo
n
Temperatuur - Kleur• Spectrum sterren : Planckse kromme• Verschuivingswet Wien : verband Temp met max in curve
– Hete sterren : blauw– Koele sterren : rood – oranje– Lambda_max = 2.900.000nm/T[K]
• Hoe meten ?– D.m.v. kleurenfilters en verschil maken
• Standaard systeem : à Johnson UBV filtersysteemà Kleurindex : B-V magnitude
Geïllustreerd
Voorbeeld van modern HR diagram op basis van 15.000 sterren Hipparcos
kleurindex
Overeenkomst Johnson – RGB ??
G is bijna zo goed als V-filterB wat meer afwijking
En nu zelf aan de slag !
Onze tactiek
• CCD-opnames door RGB kleurenfilters• DSLR-opnames uitsplitsen in RGB
• Lichtkracht (verticale as)– Neem schijnbare magnitude (want sterren staan toch min of meer op zelfde
afstand : m à M is gewoon verschuiving– V-magnitude à neem G-magnitude
• Kleurindex (horizontale as)– Ipv Johnson B-V neem RGB B-G magnitude
• Al die magnitudes opmeten met MAXIM-DL. Dit doen van enkele tientallen sterren en in Excel plotten à HRD
• Ijken van de magnitude-data : via AAVSO gegevens of via WEBDA
WEBDA : database open sterrenhopen
• http://www.univie.ac.at/webda/• Database van open sterrenhopen data uit de vakliteratuur. (univ
Wenen)• + allerlei zoek en plot tools • à laat toe om bvb van bepaalde ster in sterrenhoop referentiedata te
vinden voor magnitude-ijking. • à en eigenlijk ook om a la minute een HRD te bekomen (zie
verder…)
M38 – NGC 1912 - Auriga
• Opnames met MPT 300 + ATIK• 1 opname G en B (15 sec) – gewoon ruw• 9 jan 2011• 70 sterren uitgekozen• Helderheid gemeten tov 2 ref sterren
• RGB combi geeft al enkele rood-oranje sterren
M38 : kleur - mag diagram
9
10
11
12
13
14
150,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
B-G mag
G -m
ag
Rode reuzen
hoofdreeks
Vergelijking met WEBDA data
Veel zwakkere sterrenVeel scatter !
M 36 – NGC 1960 - Auriga
• Opnames met MPT 300 + ATIK• 1 opname G en B (15 sec) – gewoon ruw• 9 jan 2011• 50 sterren uitgekozen• Helderheid gemeten tov 2 ref sterren
M36 : kleur - mag diagram
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00-0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40
B-V mag
G m
ag
Blijkbaar enkel de helderste hoofdreekssterren mee !
WEBDA data
H en Chi Per - NGC 884 - 869
• Opnames met Canon 350D op 114mm Newton – HEQ5
• 1 opname 30 sec – RAW mode• 25 dec 2010• 50 en 60 sterren uitgekozen• RAW opgesplitst in RGB (MaximDL)• Helderheid gemeten tov 2 ref sterren
• 884 onderaan• 869 bovenaan
HRD : H en Chi per (0884 - 0869)
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,000,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00
B - G mag
B -
mag
DSLR : B-G blijkbaar sterk verschoven !
Beetje verder mee spelen…
Afstand tot sterrenhopen• Principe :
– Bepalen van verschuiving tussen waargenomen schijnbare hoofdreeks en ‘standaard hoofdreeks in absolute magnitude’
– Dit geeft de afstandsmodulus à afstand– Logd = (5+m-M) / 5
– Opgelet : moet in principe gecorrigeerd met extinctie – dit kan significant zijn voor grote afstanden
Hoofdreeks HRD
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
-0,5 0 0,5 1 1,5 2
B-V
abs
Mag
Even aan rekenen / afschatten
Nog beetje verder mee spelenLeeftijd van sterrenhoop• Turn-off point van hoofdreeks is maat voor leeftijd sterrenhoop
Even afschatten• Correlatie turnoff point
met leeftijd cluster
Conclusies• Vrij tevreden voor eerste pogingen : globaal karakter HRD OK – zeker met
114mm toch wel bescheiden middelen
• Vrij goede overeenkomst met WEBDA - althans bovenste stuk van curve (opgelet : WEBDA soms veel fouten (bvb zelfde gegevens voor meerdere sterren naast elkaar – oude data ??)
• Wel enkel helderste sterren in de analyse.• Zou nog langer belichte opname nodig hebben om ook zwakke sterren mee te
nemen
• Wel niet in ‘officiële’ eenheden – meer ijking nodig• Beschouw als ‘snelle’ eerste pass, kunt hierop waarschijnlijk veel verfijnen…• Geeft inzicht in astrofysische methodes en vooral moeilijkheden…
Literatuur
• Chromey F, To measure the sky, an introduction to observational astronomy, Cambridge 2010
• Ding A, Studying the H-R diagram of M29 (internet)• ESA/ESO practicum 4, Het meten van de afstand en leeftijd van een
bolvormige sterrenhoop• Hoff D, Kelsey L, Neff J, Activities in astronomy (4th edition),
Kendall/Hunt 1996• Inglis M, Observer’s guide to stellar evolution, Springer 2003• JVS, Sterrenkundige practica 1, 1985• JVS, Sterrenkundige practica 2, 1987• Skinakas observatory, Project 4, The Hertzsprung-Russell diagram open
clusters (internet)• Vanderbei R, Sequencing the stars, Sky&Tel dec 2010