Inleiding Astrofysica College 2 19 september

Vergelijkbare documenten
Inleiding Astrofysica College 3 10 oktober Ignas Snellen

HL 204 HL 207 HL 214 HL 226/228

Inleiding Astrofysica College 2 15 september Ignas Snellen

Prak%sche Sterrenkunde

WELKOM! Inleiding Astrofysica College 1 12 september

Frequentie = aantal golven per seconde op gegeven plek = v/λ = ν. Golflengte x frequentie = golfsnelheid

Inleiding Astrofysica

Tentamen Inleiding Astrofysica

Telescoop: optica die licht vergaart in een focus. Detector: registreert, meet de flux. Zeer verschillende technieken voor verschillende golflengtes

Praktische Sterrenkunde H o o r c o l l e g e A r t i s

Inleiding Astrofysica

Astronomische Technieken Hovo Cursus Prof.dr. Paul Groot (RU) Dr. Gijs Nelemans (RU)

Inleiding Astrofysica

Inleiding Astrofysica in 90 vragen en 18 formules Ignas Snellen, Universiteit Leiden, 2014

Inleiding Astrofysica Tentamen 2009/2010: antwoorden

Het horizontale coördinatenstelsel

Zonnestraling. Samenvatting. Elektromagnetisme

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Inleiding Astrofysica

Radioastronomie Marijke Haverkorn

Hoe meten we STERAFSTANDEN?

Al in 1608 probeerde Hans Lipperhey uit Middelburg een telescoop te patenteren.

Hoe meten we STERAFSTANDEN?

Astronomische Technieken Hovo Cursus Prof.dr. Paul Groot (RU) Dr. Gijs Nelemans (RU)

1. Overzicht Hemelmechanica 2. Elektromagnetische straling 3. Zonnestelsel(s) 4. Sterren: fysische eigenschappen 5. Sterren: struktuur + evolutie 6.

Inleiding Astrofysica

De eerste telescoop werd in 1608 door Hans Lipperhey in Nederland gemaakt

Inleiding Astrofysica

Astronomische hulpmiddelen

Lichtkracht = flux (4π D 2 ) Massa = (snelheid) 2 (baanstraal) / G. Diameter = hoekdiameter D. (Temperatuur) 4 = lichtkracht / oppervlakte / σ

Praktische Sterrenkunde

Inleiding Astrofysica

COORDINAATSYSTEMEN 2 Hoeken + Oorsprong, i.e 2 vaste (nul)punten + (Orthogonale) Richtingsconventie 1. EGOCENTRISCH (HORIZONTAAL) SYSTEEM

Hoe werkt een astronoom Achter de schermen van de sterrenkunde

Clusters van sterrenstelsels

Afstanden in de astrofysica

11/15/16. Inleiding Astrofysica College 8 14 november Ignas Snellen. De melkweg

Exact Periode 5. Dictaat Licht

13 Zonnestelsel en heelal

Je weet dat hoe verder je van een lamp verwijderd bent hoe minder licht je ontvangt. Een

In de figuur hieronder zie je een Elektromagnetische golf: een golf die bestaat uit elektrische en magnetische trillingen.(zie figuur).

Hertentamen Inleiding Astrofysica 19 December 2015,

Spectroscopie op StarNights Opnamen Een boeiende uitdaging voor amateurastronomen

TE TAME I LEIDI G ASTROFYSICA WOE SDAG 6 FEBRUARI 2013,

13 Zonnestelsel en heelal

Astrofysica. Ontstaan En Levensloop Van Sterren

2.1 Wat is licht? 2.2 Fotonen

Begripsvragen: Elektromagnetische straling

Telescopen. N.G. Schultheiss

naarmate de afstand groter wordt zijn objecten met of grotere afmeting of grotere helderheid nodig als standard rod of standard candle

Exact Periode 5 Niveau 3. Dictaat Licht

TENTAMEN INLEIDING ASTROFYSICA WOENSDAG 14 DECEMBER,

Oefeningenexamen Inleiding tot de Sterrenkunde

maksutov telescoop Maksutov telescoop

INLEIDING STERRENKUNDE 1A 2005

WELKOM! Inleiding Astrofysica College 1 7 september Ignas Snellen

Inleiding Astrofysica college 5

Keuzeopdracht natuurkunde voor 5/6vwo

PLANETENSTELSELS IN ONZE MELKWEG. Opgaven

De Melkweg. - Sterverdeling - Structuur - Gas verdeling - Kinematica

Ruud Visser Promovendus, Sterrewacht Leiden

Ruud Visser Postdoc, Sterrewacht Leiden

0. Meerkeuze opgaven. 1) b 2) c 3) c 4) c 5) d 6) a 7) c 8) d 9) b 10) b 11) b 12) c 13) b 14) a 15) c 16) a 17) b 18)d

Observationele Sterrenkunde

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

12/2/16. Inleiding Astrofysica College november Ignas Snellen. Kosmologie. Studie van de globale structuur van het heelal

Ruud Visser Postdoc, Sterrewacht Leiden

Praktische Sterrenkunde Proef 1: Waarnemen

TE TAME I LEIDI G ASTROFYSICA WOE SDAG 12 DECEMBER 2012,

Tentamen Inleiding Astrofysica 16 December 2015,

Interstellair Medium. Wat en Waar? - Gas (neutraal en geioniseerd) - Stof - Magneetvelden - Kosmische stralingsdeeltjes

Spectroscopie. ... de kunst van het lichtlezen... Karolien Lefever. u gebracht door. Instituut voor Sterrenkunde, K.U. Leuven

Stervorming. Scenario: Jonge sterren komen voor in groepen (vormen dus samen, tegelijkertijd) Jeans massa. Voorbeelden:

TENTAMEN INLEIDING ASTROFYSICA WOENSDAG 15 DECEMBER,

Opgave Zonnestelsel 2005/2006: 7. 7 Het viriaal theorema en de Jeans Massa: Stervorming. 7.1 Het viriaal theorema

Variabele Sterren. Instability strip: Cepheiden RR Lyrae W Virginis sterren. Rode reuzen op de z.g. instability strip in het HR diagram

TEMPERATUURSTRALING Leg uit waarom je alleen metingen kunt doen aan temperatuurstraling als je meetinstrument kouder is dan het te meten voorwerp.

Inleiding tot de Sterrenkunde

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Tentamen Planetenstelsels met oplossingen 19 april 2012 Docent: Dr. Michiel Hogerheijde

Het Heelal. N.G. Schultheiss

Basic Creative Engineering Skills

Contents. Nederlandse samenvatting 1. Bibliography 6

NOVA Astronomie Nascholing #4 WAARNEEMTECHNIEKEN Groningen 10 mei 2016 J.W.Pel

Spectraalonderzoek met behulp van een Fiberspectrograaf

De Melkweg. Schijfvormig stelsel van sterren en gas. Wij zitten in die schijf en zien daardoor een band aan de hemel

Het meten van gravitatie golven door middel van pulsars

Visueel waarnemen. De rol van achtergrondhelderheid, vergroting en aperture. Jan van Gastel. augustus, 2006

Stof en gas in de Melkweg

Samenvatting. Sterrenstelsels

Inleiding Astrofysica College 5 17 oktober Ignas Snellen

RIETVELD-LYCEUM. les 3. dd. 20 NOVEMBER 2012 HET ZONNESTELSEL NU. de compononenten. V.s.w. Corona Borealis, Zevenaar

Nederlandse samenvatting

natuurkunde havo 2018-I

Basiscursus Sterrenkunde. Sterrenwacht Tweelingen, Spijkenisse 22 Mei 2019

Vlaamse Sterrenkunde Olympiade 2010

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation

Astrofysica. Lessen over. Les 1 : De ontdekking van ons melkwegstelsel.

Sterrenkunde Praktikum 1 Fouten en fitten

NATUURKUNDE PROEFWERK

Transcriptie:

Inleiding Astrofysica College 2 19 september 2016 15.45 17.30 Ignas Snellen Wanneer is een ster optimaal zichtbaar? UT = Universal Time = Zonnetijd in Greenwich 21 maart! zon in Lentepunt! UT=12:00! α = 0! GST = 0h GST = (UT-12)+Nx24/365 [N = aantal dagen na 21 maart] LST = GST + L/15 [L = Oosterlengte] GST = Greenwich Sidereal Time 1

Rechte Klimming Equinox 0 h 6 h 21 december 21 september 21 maart 21 juni 18 h 12 h Equatoriaal vlak De aardbaan is een ellips Baansnelheid is niet constant! lengte van de dag is niet constant! Analemma van de zon Een jaar is geen 365 dagen, maar 365.242199 dagen! schrikkeljaren 2

Andere coordinaten-systemen Voor zonnestelsel: ecliptisch referentie-vlak: aardbaan coordinaten: lengte en breedte nulpunt: lentepunt belang in astrologie! dierenriem Voor Melkwegstelsel: Galactisch referentie-vlak: vlak van de melkweg coordinaten: lengte, breedte nul-punt: centrum van de melkweg Was het maar zo simpel! Precessie: Lentepunt verschuift, maakt een cirkel in 26,000 jaar! specificeer voor equatoriale coordinaten het moment van equinox: Eq=J2000 erg populair Nutatie: massa-middelpunt ligt niet precies op rotatieas. Obliquiteit verandert, vooral door Jupiter Positie van sterren verandert door aardbeweging (parallax) en eigenbeweging 3

Astronomische Waarnemingen en Telescopen Waarnemen Optische Telescopen Lenzentelescopen (refractors) en spiegeltelescopen (reflectors) Een telescoop is een waarneeminstrument waarbij licht van een object over een zo groot mogelijk kan worden verzameld. Het licht kan gefocust worden in het brandpunt van een lens, of een parabolische spiegel. In het brandpunt meet een detector het licht op oog Extra lens (oculair) voor Waarnemen met oog Brandpunt voor detector 4

Waarnemen Optische Telescopen Lenzentelescopen (refractors) en spiegeltelescopen (reflectors) Alle moderne telescopen zijn spiegeltelescopen Waarnemen Optische Telescopen Lenzentelescopen (refractors) en spiegeltelescopen (reflectors) Waarom willen we een zo n groot mogelijke telescoop? 1. Hoe groter de telescoop, hoe zwakker de objecten die waargenomen kunnen worden. (~D 2, D=spiegeldiameter) 2. Hoe groter de telescoop, hoe scherper het beeld (θ~λ/d) vergroting is van ondergeschikt belang, 5

Astrofysica: licht, atomen en energie Licht als electro-magnetische golf Diffractie Hoe groter de opening, hoe kleiner de hoek waaronder de golven constructief optellen Belangrijk: dit bepaalt hoe scherp een telescoop kan zien Resolutie (Rayleigh Criterion): θ = λ / D Waarnemen Optische Telescopen Lenzentelescopen (refractors) en spiegeltelescopen (reflectors) Herinnering: licht als een golf! diffractie Resolutie (Rayleigh Criterion): θ = λ / D 6

19-09-2016 CCD Detector De CCD maakt gebruik van halfgeleider technologie. het zelfde principe als (CMOS) digitale camera. CCD bestaat uit een grote array van pixels die fotonen omzetten in vrije elektronen. Gedurende de belichting worden de elektronen opgespaard en vastgehouden in de elektrische potentiaalput van de pixel. uitlezen dmv charge-shuffle Negatieve invloed van de dampkring Onze atmosfeer verstrooit licht (Rayleigh en Mie verstrooiing). De luchtmoleculen absorberen licht Turbulentie verpest het golffront! seeing beste locaties: beelden nooit scherper dan 0.5-1 7

Filmpje van seeing effect Airmass Airmass ~ 1/cos(Zenit-afstand) Langere weg door atmosfeer 8

19-09-2016 Adaptieve Optiek De verpeste golffronten kunnen gedeeltelijk gecorrigeerd worden met vervormbare spiegels 9

Telescopen op andere golflengtegebieden o Licht wordt als een golf, of als deeltjes waargenomen o Hoe korter de golflengte, hoe hoger de foton-energie E foton = hν = h c λ h = 6.626 10 34 Js 10

Waarnemen Telescopen op andere golflengtegebieden Rontgentelescopen en infraroodtelescopen vanuit de ruimte Rontgentelescoop Nested mirrors Waarnemen Telescopen op andere golflengtegebieden Radiotelescopen moeite om scherp te zien θ = λ / D Golflengte is groot genoeg om signaal als electrische stroom te meten, manipuleren op te slaan Op veel golflengtes kunnen waarnemingen overdag. Wolken geen probleem. Dwingeloo Radiotelescoop 11

19-09-2016 Waarnemen Telescopen op andere golflengtegebieden Radiotelescopen - interferometrie Westerbork radiotelescoop Atacama Large mm/submm Array ALMA 12

Waarnemen Telescopen op andere golflengtegebieden Radiotelescopen Very Long Baseline Interferometrie Telescopen over de hele wereld nemen tegelijkertijd dezelfde radiobron waar, welke (later) gecorreleerd worden. Straling, energie en flux 13

Astrofysica: licht, atomen en energie Zwartlichaamstralers (black body) Stralingswetten Een object dat alle straling uit de omgeving absorbeert (zwart dus reflecteert niks), zendt energie uit volgens de stralingswet van Planck, en is een Zwartlichaamstraler of Black Body Astrofysica: licht, atomen en energie Zwartlichaamstralers (black body) Stralingswetten Specifieke eigenschappen! 14

Astrofysica: licht, atomen en energie Zwartlichaamstralers (black body) Stralingswetten Specifieke eigenschappen zwartlichaamstraler Wet van Stefan-Boltzmann: totale uitgestraalde energie I tot = σt 4 σ = 5.669 10 8 Wm 2 K 4 Wet van Wien Piek van het spectrum: λ max = 0.002898 /T eff [m] Bij lange golflengte is de oppervlaktehelderheid van een zwartlichaamstraler evenredig met de temperatuur! Rayleigh-Jeans fomule B λ (T) = 2ckT λ 4 15

Sterren zijn bijna zwartlichaamstralers! Kleur! temperatuur van ster (wet van Wien) Helderheid+afstand! grootte van ster (wet van Stefan-Boltzmann) Astrofysica: licht en energie Intensiteit, lichtkracht, flux en magnitude Begrippen en grootheden: Lichtkracht L: Totale uitgezonden straling door een object. Flux: Ontvangen hoeveelheid straling (per oppervlakte eenheid) van een object, per interval van tijd Flux dichtheid (flux density) F: flux per interval van frequentie/ golflengte. Hangt af van de afstand (d). In het geval van een sferische object, bijv. een ster: L = F 4πd 2 F = L 4πd 2 16

19-09-2016 Astrofysica: licht, atomen en energie Intensiteit, lichtkracht, flux en magnitude Begrippen en grootheden: Intensiteit I: Intrinsieke eigenschap van een object Uitgestraalde energie per interval van tijd (sec), frequentie (Hz) of golflengte (m), oppervlakte (m2) en ruimtehoek (sr = steradiaal) Oppervlaktehelderheid: Ontvangen hoeveelheid straling (per oppervlakte-eenheid) per interval van tijd, frequentie/ golflengte, ruimtehoek. Zon gezien vanaf de aarde Oppervlaktehelderheid is het zelfde Vanaf mercurius Oppervlaktehelderheid is onafhankelijk van de afstand! Afstanden en eenheden Het is ontzettend belangrijk voor sterrenkundigen om werkbare eenheden van afstand te hebben. Binnen ons zonnestelsel: Gemiddelde afstand zon-aarde = 1 Aardse eenheid (AE) = 1 Astronomical Unit (AU) = 149,6 miljoen km Tussen de sterren: 1 lichtjaar = 365.25x86400x 300000 km = 9.5x1012 km 1 parsec = afstand waarop een ster een parallax (π) heeft van 1 boogseconde. d= 1/π 1radian = 206 265 boogseconde 1 parsec = 149.6x106x206265 = 3.08x1013 km 17

Flux en lichtkracht versus Schijnbare magnitude en absolute magnitude " Voor sterrenkundigen is het van groot belang om een praktische eenheid van flux te hebben: " Gemeten flux (in W/m2) afhankelijk van waargenomen golflengtegebied! nietszeggende eenheden [van ster X hebben we tussen 610 en 735 nm een flux gemeten van 3.5x10-11 W/m 2 ] " Schijnbare magnitude (m): - onafhankelijk van het golflengtebereik heeft ster Wega een schijnbare magnitude van NUL (0.0) - de magnitude heeft een negatief logaritmische schaal m a m b = 2.5 log 10 (F a /F b ) Flux en lichtkracht versus Schijnbare magnitude en absolute magnitude m a m b = 2.5 log 10 (F a /F b ) " Hoe lager de magnitude, hoe helderder het object. " Een ster met m=6 is nog net met het blote oog te zien " Elke 2.5 magnitude komt overeen met een factor 10 in flux " Objecten helderder dan Wega hebben een negatieve mag. (Zon = -26.7, Venus =-3.3 tot -4.4 volle maan = -12.5) Intrinsieke lichtkracht wordt ook uitgedrukt magnitude! de absolute magnitude (M) = schijnbare magnitude op 10 parsec afstand. M = m + 5 5log 10 (d[pc]) M-m = afstandsmodulus 18

Samenvatting College 2 Behandelde onderwerpen: Telescoop, lens, spiegel, brandpuntsafstand, focus, Rayleigh criterion, resolutie, CCD detector, pixel, dampkring, absorptie, seeing, airmass, adaptieve optiek, Rontgen Telescoop, Infrarood Telescoop, radio telescoop, interferometrie, ALMA, VLBI zwartlichaamstraling, stralingswetten, intensiteit, oppervlaktehelderheid, parallax, parsec, lichtkracht, flux, magnitude, absolute magnitude. Vraagstukken die je nu zou moeten kunnen behandelen: - Berekening van resolutie van een telescoop - Wat is seeing en adaptieve optiek? - Wat is Interferometrie? - Berekening van de Energie-output van een zwartlichaamstraler - Berekening afstand van parallax - Berekening van relatieve magnitudes - Berekening van absolute magnitude uit schijnbare magnitude en afstand - Converteren van flux en afstand naar lichtkracht en terug. 19