Spectrale Energie Distributie (SED)

Transcriptie

1 Spectrale Energie Distributie (SED) Helderheid van sterren Transparantie van de aardse atmosfeer Fotometrische systemen Van magnitude naar flux Eenheden SED Interstellaire verroding Opgave gegevens SED opstellen verroding bepalen afstand schatten

2 SED - voorbeeld

3 Magnitude Eerste (bewaarde) helderheidsindeling: 20 BC Hipparchus classeerde de sterren in zes helderheidsklassen. Klasse waren de helderste, klasse 6 de zwakste Bepaling van de helderheid: bij zonsondergang maakt de dalende helderheid van de achtergrond het mogelijk zwakkere en zwakkere sterren waar te nemen Ptolemeus (87-50 A.D.) publiceerde de eerste cataloog in boek 7 en 8 van de Almagest Kwantitatieve interpretatie (Pogson 856): m = 2.5 log E + C

4 Fotometrische systemen Veel systemen, veel calibraties Specifieke systemen voor specifieke objecten Johnson UBVRIJHKLM band λ (nm) δλ U B V R I J H K L M N Filtersysteem van Genève

5 Waarnemingen vanop aarde E(m) = λ2 λ a E(λ) s e (λ) s t (λ) s s (λ) s r (λ) dλ met: E m : waargenomen signaal E(λ): signaal van het object buiten de atmosfeer s e (λ): transmissie v.d. atmosfeer aarde s t (λ): transmissie v.d. telescoop s s (λ): transmissie v.d. filter s r (λ): gevoeligheid v.d. detector m(λ, λ 2 ) = m log E m (λ, λ 2 ) Bolometrische magnitude: m bol = 2.5 log( E(λ) dλ) 0 m bol = m V B.C. m V M V = 5 log d 5 M bol M bol = 2.5 log(l/l ) M bol = M V = +4.79

6 Atmosferische transparantie

7 Atmosferische transparantie wavelength (micron)

8 Atmosferische transparantie wavelength (micron)

9 Atmosferische transparantie wavelength (micron)

10 Van magnitude naar flux Enkele definities: λ ν = c λf λ = νf ν F λ = c λ 2 F ν 0 8 W att cm 2 µm = λ Jy Eenheden: F ν veelal in ergs s cm 2 Hz F λ veelal in ergs s cm 2 Å Watt = 0 7 erg s Jansky (Jy) = 0 23 erg s cm 2 Hz Jansky (Jy) = 0 26 W m 2 Hz Angstrøm ( Å) = 0 0 m nm = 0 9 m µm = 0 6 m electronvolt (ev) = Joule wat overeenkomt met golfgetal ν = cm of golflengte λ = Å

11 Insterstellaire verroding

12 Insterstellaire verroding APOD: May 9, The Horsehead Nebula Astronomy Picture of the Day Discover the cosmos! Each day a different image or photograph of our fascinating universe is featured, along with a brief explanation written by a professional astronomer. May 9, 999 The Horsehead Nebula Credit: Nigel Sharp (NOAO), NSF; Copyright:AURA Explanation: One of the most identifiable nebulae in the sky, the Horsehead Nebula in Orion, is part of a large, dark, molecular cloud. Also known as Barnard 33, the unusual shape was first discovered on a photographic plate in the late 800s. The red glow originates from hydrogen gas predominantly behind the nebula, ionized by the nearby bright star Sigma Orionis. The darkness of the Horsehead is caused mostly by thick dust, although the lower part of the Horsehead s neck casts a shadow to the left. Streams of gas leaving the nebula are funneled by a strong magnetic field. Bright spots in the Horsehead Nebula s base are young stars just in of 2 04/7/ :48 PM

13 Golflengteafhankelijkheid van de verroding

14 Insterstellaire verroding APOD: June 2, The Pipe Dark Nebula Astronomy Picture of the Day Discover the cosmos! Each day a different image or photograph of our fascinating universe is featured, along with a brief explanation written by a professional astronomer. June 2, 997 The Pipe Dark Nebula Credit and Copyright: Jerry Lodriguss Explanation: The dark nebula predominant at the lower left of the above photograph is known as the Pipe Nebula. The dark clouds, suggestively shaped like smoke rising from a pipe, are caused by absorption of background starlight by dust. These dust clouds can be traced all the way to the Rho Ophiuchi nebular clouds on the right. The brightest star in the field is Antares. Many types of nebula are highlighted here: the red are emission nebula, the blue are reflection nebula, and the dark are absorption nebula. This picture has been digitally enhanced. Tomorrow s picture: Distant Galaxies of 2 04/7/ :27 PM

15 Interstellaire verroding Extinctie = absorptie en verstrooiing Interstellaire extinctie vertoont in de meeste kijkrichtingen ongeveer dezelfde golflengte afhankelijkheid. Men spreekt van de gemiddelde interstellaire extinctiewet. m λ = m λ,0 + A λ = m λ,intrinsiek + A λ F λ,0 = 0 A λ/2.5 F λ kleurindex : m λ, - m λ,2 E(B-V) = (m b - m v ) gemeten - (m b - m v ) intrinsiek E(B-V) = A b - A v E(B-V) 0 : verroding Door gebruik van de interstellaire extinctiewet en een gekende R V volstaat slechts één parameter om de interstellaire extinctie van een bepaalde ster bij elke golflengte (A λ ) te schatten. Meestal wordt E(B-V) daarvoor gebruikt. R V 3. : Fotometrisch systeem van Johnson en Morgan 2.75: Fotometrisch systeem van Genève R V

16 IS verrodingswet

17 Afschatten van de totale verroding De verroding kan worden afgeschat door een minimaal verschil te bepalen tussen de ontrode fluxpunten en het geschaalde stellaire model Minimalisatie door S 2 = N n i= (O i C i ) 2 O i staat voor Observed en zijn de ontrode fluxpunten C i staat voor Computed en zijn de geschaalde waarden van het steratmosfeermodel Voor de schaling van het model, naar de meetpunten gebruik je het gemiddelde van de verhouding tussen de ontrode meetpunten en het stellaire model De verroding kan je schatten door S 2 te minimaliseren

18 Afstandsschatting L = 4πR2 F L 4πR F 2 = 4πd2 f gemeten 4πR 2 F = d2 f gemeten R 2 F Indien nu R 2 in pc 2 staat en F in ergs cm 2 s kan je zeggen dat L = d2 f gemeten L

19 Meetgegevens Algemene stergegevens: SIMBAD Meetgegevens allerhande: VizieR focus op 2MASS, DENIS, MSX (zie gegevens.uitleg op practicum website) Optische fotometrische gegevens: heel veel systemen, ook gedefinieerd naar de specifieke spectrale eigenschappen van de te bestuderen objecten (b.v. kometen, koele sterren met molecuulbanden, planetaire nevels, melkwegstelsels op cosmologische afstand etc. etc.) IUE gegevens (International Ultraviolet Explorer): spectro-fotometrie IRAS (InfraRed Astronomical Satellite). 4 banden bij 2, 25, 60 en 00 µm (gegevens: zie SIMBAD)

20 Voorbeeld: IRAS E[B-V] =.5 versus E[B-V] = 0.00

21 Oefening Gegevens van de ster en stermodel op de practicum website Zoek bijkomende gegevens via web Bepaal de verroding via optimale fit tussen stermodel en ontrode fotometrische waarnemingen Maak een SED met λ F λ (in Watt/m 2 ) t.o.v. de golflengte (in nm) in een log-log schaal Maak een figuur Maak een berekening van de intrinsieke lichtkracht i.f.v. de afstand Verslag Practicum website maarten/indexedu.html Deadline verslag 22 december 2005, 7u