Observationele Sterrenkunde Søren S. Larsen s.larsen@astro.ru.nl Afdeling Sterrenkunde / IMAPP Assistenten: - Emilio Enriquez (e.enriquez@astro.ru.nl) - Tjibaria Pijloo (t.pijloo@astro.ru.nl) - Roque Ruiz Carmona (r.ruizcarmona@astro.ru.nl) - Deanne Coppejans (deanne.coppejans@gmail.com) - Jan van Roestel (j.vanroestel@astro.ru.nl)
Deze cursus Doel: Plannen en uitvoeren van astronomische waarnemingen, verwerken van de data en documentatie van resultaten. Hoe dit wordt gerealiseerd: - Achtergrond/theorie door hoorcolleges - Hands-on practicum met de telescopen op het Huygensgebouw - Verwerken van de data met professionele software (IRAF/Linux) - Schriftelijk eindverslag Praktische opmerkingen: - In groepen van ~6 personen werken - Voor kerst: inleiding tot telescopen (overdag) - Rooster invullen - Jan/Feb: nachtelijke observaties met hulp van de assistenten rijbewijs voor telescopen - Mar-Apr: Eindproject zelfstandig (in groepen van 6) uitvoeren. - Eindverslag individueel geschreven door elke student!
De Telescopen in Nijmegen Miniature-versies van professionele telescopen (bijv. Chili, La Palma) Telescopen worden door een computerprogramma bediend. Waarnemingen worden door een CCD camera opgenomen. Ulrich Schwarz Radio Interferometer 20 cm refractor 35 cm reflector
Waarnemen met onze telescopen Na behalen van rijbewijs: : Sleutels verkrijgbaar bij Secretariaat Sterrenkunde (borgsom: 15) Toegangskaart wordt voor kaartlezer aan de ingang van de sterrenkoepels geactiveerd Let op: De telescopen zijn gevoelige en kostbare instrumenten. Instructies volgen! (stroom/licht uit, deuren/koepel sluiten naar gebruik, etc.)
Web pagina http://www.astro.ru.nl/~slarsen/teaching/oa/ - Praktische informatie - Rooster van colleges - Onderwerpen en literatuur - Links naar slides en opdrachten - etc.
Waarom astronomische waarnemingen? Kennis komt uit waarnemingen. Theorie helpt ons om waarnemingen te begrijpen. Bijna alles wat wij over het heelal weten komt uit waarnemingen van electromagnetische straling dat wij van astronomische voorwerpen ontvangen. Doch: Astronomische waarnemingen verschillen van laboratoriumexperimenten - wij hebben vaak weinig controle over de set-up
Telescopen: het verleden.. 1610: Galileo s telescoop (D~2 cm) 1780: Herschel s telescoop (D=126 cm) 1948: Hale telescoop (D=500 cm) Belangrijkste eigenschap van een telescoop: de grootte van de objectieflens of -spiegel.
.. de huidige ESO Very Large Telescope 4x8m Hubble Space Telescope 2.4 m
.. en de toekomst: The European Extremely Large Telescope: D = 39 m Wordt op Cerro Armazones, Chili, gebouwd. Klaar rond 2022. Prijs: 1 G
E-ELT spiegel mock-up: 800 segmenten van 1.4 m diameter
E-ELT constructie, 2014
Het maken van waarnemingen
ESO VLT controlekamer
Detectoren Voor ~1850: Oog+pen+papier Voor ~1980 Fotografische platen. Efficiëntie slechts ~2% Nu: CCDs Efficiëntie bijna 100% M5, J. Herschel (1833) M5, Kitt Peak 4 m telescoop (1975)
First things first: Oriëntatie op de nachtelijke hemel
Een paar definities Hoeken: 1 graad (1o ) = 60 boogminuten (60 ) = 3600 boogseconden (3600 ) 1 uur = 60 min = 3600 s 1 radiaal = 180 o /π = 57.3 o = 206265
1 2 = 300 = 1800 00 <latexit sha1_base64="idcqv7goun7+bk5mby7u2got3me=">aaacp3icbvbnt1qxfo0drbgurl26aziqsjr0iuewmhb14ritr0imm5o+vvugov9p+9rj8/4mp8wvw935d9xi3lkjb2ywcpykzek59+bensjk4qmhv7kl5zuhqw/x1jsbjx5vbnwfpp3kte04dlirxp0wzimuggzbbamn1gfthyst4ujt6598buef0r/d1mjistmtksfzsnkk+4oya535imnlgi95e/eamexccfwavybjap1qkhh+sagex/l7fjetbo/0yqz4lskxpicwoj50/9ds8fqbdlwy74c5sweumqucs2g6tpzggb9gzzbmvdmffhrnv2zwtljkxbmxjg54pv7beznyfqqkvklyope3vva8zxvwotocrafthudz+acqljgy3eags+gabzlnhhen0q6yn7muv0jbdqigl9woxxqz6bsm0naau7fs2nzy22ncjyo9/kgffnjvhb1
Een ruimtehoek is een twee-dimensionele oppervlakte op de eenheidssfeer. In steradialen gemeten. De gehele hemel heeft een oppervlakte van 4 π steradialen (41253 graden 2 ) Ruimtehoek d d d Voor kleine hoeken dα,dδ: d d d cos
De horizontale coördinatenstelsel De positie van een hemellichaam wordt beschreven door - Azimuth: gemeten in graden van noord (0 o ) over oost (90 o ) - Hoogte: 0 o op de horizon, 90 o op zenith - Zenith afstand: 90 o - Hoogte Meridiaan: grootcirkel door (azimuth, hoogte) = (0 o,0 o ), (180 o,0 o ) en zenith De horizontale coördinaten van een hemellichaam zijn van de tijd, datum en geografische ligging van de waarnemer afhankelijk.
Schijnbare beweging van hemellichamen Dagelijkse beweging: Objecten bewegen van oost naar west in cirkels rond de hemelpolen Een telescoop moet de dagelijkse beweging van hemellichamen volgen Jaarlijkse beweging: Verschillende hemellichamen zijn bij verschillende seizoenen zichtbaar
! Hemelse noordpool! Hemelse zuidpool! http://cseligman.com/text/sky/motions.htm
Schijnbare beweging van de hemel: Vanaf de (geografische) noordpool gezien http://cseligman.com/text/sky/motions.htm
Schijnbare beweging van de hemel: Vanaf de (geografische) evenaar gezien http://cseligman.com/text/sky/motions.htm
Schijnbare beweging van de hemel: Vanaf een geografische breedte van 35 o A: Circumpolaire objekten!! Gaan nooit onder http://cseligman.com/text/sky/motions.htm
Equatoriale coördinatenstelsel Posities worden gegeven door - Rechte klimming (α): langs de hemelevenaar vanaf het lentepunt gemeten (meestal in uren) - Declinatie (δ): 0 o op de equator, +/-90 o op de hemelse noord/zuidpool Lentepunt: Een van de twee snijpunten van de hemelevenaar en de ecliptica (baan van de Aarde rond de Zon) Equatoriale coördinaten volgen de hemel ; onafhankelijk van de tijd of geografische ligging.
Cirkels parallel aan de hemelevenaar:! Constante declinatie, δ! Vergelijkbaar met de geografische breedte.! Meestal in graden gemeten Hemelse noorpool δ = +90 o δ = +60 o δ = +30 o Hemelevenaar: δ = 0 o δ = -30 o Hemelse zuidpool δ = -90 o δ = -60 o
Grootcirkels door de hemelpolen:! Constante rechte klimming, α! Vergelijkbaar met de geografische lengte.! Meestal in uren gemeten.
Voorbeeld: de Messier catalogus M# NGC# Con Type ra dec B D d!! 110 205 And 6 00 40.4 +41 41 8.5 17x10 2900! 031 224 And 5 00 42.7 +41 16 3.4 178x63 2900! 032 221 And 6 00 42.7 +40 52 8.1 8x6 2900! 103 581 Cas 1 01 33.2 +60 42 7.4 6.0 8.5! 033 598 Tri 5 01 33.9 +30 39 5.7 73x45 3000! 074 628 Psc 5 01 36.7 +15 47 9.4 10.2x9.5 35000! 076 650 Per 3 01 42.4 +51 34 10.1 2.7x1.8 3.4! 034 1039 Per 1 02 42.0 +42 47 5.5 35.0 1.4! 077 1068 Cet 5 02 42.7-00 01 8.9 7x6 60000! 045 0000 Tau 1 03 47.0 +24 07 1.6 110.0 0.38! 079 1904 Lep 2 05 24.5-24 33 7.7 8.7 42.1! 038 1912 Aur 1 05 28.4 +35 50 7.4 21.0 4.2! 001 1952 Tau 9 05 34.5 +22 01 8.4 6x4 6.3! 042 1976 Ori 4 05 35.4-05 27 4.0 85x60 1.6! 043 1982 Ori 4 05 35.6-05 16 9.0 20x15 1.6! 036 1960 Aur 1 05 36.1 +34 08 6.3 12.0 4.1! 078 2068 Ori 4 05 46.7 +00 03 8.3 8x6 1.6! 037 2099 Aur 1 05 52.4 +32 33 6.2 24.0 4.4! 035 2168 Gem 1 06 08.9 +24 20 5.3 28.0 2.8! 041 2287 CMa 1 06 46.0-20 44 4.6 38.0 2.3!
α δ ε ξ NGC 1664 58 9 11 7 3 NGC 1545 53 µ β NGC 1528 λ NGC 1502 NGC 1501 NGC 1444 NGC 1513 48 34 δ ψ σ α 29 31 ι NGC 1245 η γ τ ϑ NGC 1027 NGC 884 PERSEUS 65 64 9 ι 4 NGC 869 65 ε NGC 654 NGC 663 NGC 659 60 55 4 50 NGC 637 M103 M76 M76 φ 51 NGC 559 χ NGC 381 NGC 225 NGC 436 υ 2 υ 1 NGC 457 ϑ γ µ φ η κ NGC 278 NGC 136 α ν NGC 129 ζ NGC 185 o ξ λ π β NGC 7790 NGC 147 M52 NGC 7635 NGC 7243 NGC 7296 ρ 9 4 σ τ NGC 7789 CASSIOPEIA 22 NGC 7510 1 ψ NGC 7380 λ NGC 7686 κ ι δ 7 8 3 NGC 7662 β LAC α 2 o 5 15 23H 11 2 54 52 ξ 4H ε ν NGC 1342 32 NGC 1275 ω κ β ρ 3H π M34 12 NGC 1023 16 60 NGC 891 59 γ 2H 45 40 NGC 752 τ υ ω ξ χ 41 1H µ M32 M110 M31 ρ ϑ σ 0H ANDROMEDA φ ζ TAURUS 42 o 40 24 17 14 δ γ β 58 35 β NGC 404 π α PEGASUS 78 72 39 Pleiades 41 21 35 TRIANGULUM 10 6 30 α M33 υ 82 τ δ ε ψ ω 2 37 M45 τ 2 ζ δ ε ARIES 14 NGC 772 25 λ α κ 20 β γ PISCES φ χ ψ 1 η ζ 64 47 χ γ NGC 7814 φ Chart 2: RA 0 h to 4 h, Declination + 65 o to + 20 o Magnitude: u 0.0 t 1.0 Mag-7 Star Atlas Project (version 2.0) t 2.0 s 3.0 s 4.0 r 5.0 q 6.0 p 7.0 Copyright c 2007 Andrew L. Johnson
65 64 φ 50 NGC 147 51 φ NGC 278 NGC 185 o π 22 κ ι NGC 7662 23H ω ξ 60 NGC 891 59 γ 2H 45 40 NGC 752 τ χ 41 υ 1H µ M32 M110 M31 ρ ϑ σ 0H ANDROMEDA 58 72 14 δ β 35 β NGC 404 π PEGASUS 78 γ α TRIANGULUM 10 6 30 α M33 υ 82 τ δ ε ψ S 14 NGC 772 25 λ α κ 20 β γ PISCES φ χ ψ 1 η ζ 64 47 χ γ NGC 7814 φ u t t s s r q p
Precessie en Equinox van coördinaten De rotatieas van de Aarde waggelt met een periode van rond de 26000 jaren. Het lentepunt, en dus het nulpunt voor de rechte klimming, verschuift daarom 1 o langs de ecliptica in rond de 72 jaren. Coördinaten gelden voor een bepaalde specifieke equinox (e.g. 1950 or 2000).
Sterrentijd en Zonnetijd
Sterrentijd en zonnetijd Zonnetijd: gebaseerd op rotatie van de aarde t.o.v. de Zon (gemiddelde rotatieduur: 24 uur) Sterrentijd: gebaseerd op rotatie van de aarde t.o.v. de sterren (gemiddelde rotatieduur: 23 uur 56 min) Definitie van Sterrentijd: de Rechte Klimming die op een bepaalde moment op de meridiaan staat
Sterrentijd en Zonnetijd In de loop van een jaar draait de aarde ~365.25 rond t.o.v. de Zon, maar ~366.25 t.o.v de Sterren De rotatieduur t.o.v. de sterren is dus (24 uur / 365.25) = 4 min korter dan een zonnedag.
Sterrentijd en Zonnetijd Dag 2: 12 uur 0.986 <latexit sha1_base64="cgrfezdiw8ggic02oo4qoia26gg=">aaacdxicbvdlssnafj34rpfvdelmsaiuqips666gc5cvrc00suwmk Aarde Zon Dag 1: 12 uur Tijdens een dag beweegt de Aarde ~360 o /365 = 0.986 o in zijn baan. Hij moet dus 360.986 o om zijn as draaien van middag tot middag. Dat duurt, per definitie, 24 uur. Tijd om 360 o ten opzichte van de sterren omdraaien ( sterredag ): 24 hr 360 360.986 23 h 56 m 04s De sterreklok loopt dus ~4 min per dag sneller dan een gewone klok.
Dag 2: 12 uur Aarde Zon Dag 1: 12 uur Gezien door een waarnemer op de Aarde S Dag 1, 12 uur, T(sid) S Dag 2, 11:56 uur, T(sid) S Dag 2, 12 uur, T(sid)+ 4 min
Schijnbare jaarlijkse beweging Verschillende delen van de hemel zijn bij verschillende seizoenen zichtbaar
Richting zuid, vanavond om 20:00 uur
Richting zuid, 22 Jan 2014 om 20:00 uur
Richting zuid, 22 Mar 2014 om 20:00 uur
22 Mar, middag Lentepunt = 0 uur R.A.
22 Mei, middag
Precessie Echte 2014 lentepunt J2000.0 lentepunt
Tijdzones Zonnetijd is van lengtegraad afhankelijk Greenwich tijdzone wordt als referentie gebruikt - Universal Time. Daar staat de Zon (gemiddeld) in richting zuid om 12 uur. Midden- of centraal Europese tijd: Een uur voor UT.
Nijmegen: l=5 o 52 : 9 deg (36 min) ten westen van de CET meridiaan! l =0 l = 15 E http://www.worldtimezone.com
22 Mar, middag (Nijmegen)
22 Mar, middag (Berlijn)
22 Mar, middag (Warschau)
Plannen van waarnemingen Wanneer kan ik beginnen? (zonsondergang, schemering) Wanneer is mijn object waarneembaar? Hoe zit het met de Maan? (in de buurt van het object?) Online Object visibility calculator, Isaac Newton Group of Telescopes: http://catserver.ing.iac.es/staralt/
Coordinates of Huygensgebouw