TRIGONOMETRIKUS PARALLAXIS. Közeli objektum, hosszú bázisvonal nagyobb elmozdulás.

Átírás

1 TRIGONOMETRIKUS PARALLAXIS Közeli objektum, hosszú bázisvonal nagyobb elmozdulás.

2 Napi parallaxis: a bázisvonal a földfelszín két pontja Évi parallaxis: a bázisvonal a földpálya két átellenes pontja.

3 A NAPRENDSZER FELMÉRÉSE Ókori mérések: alapelvüket először Arisztarkhosz jegyezte fel, de már korábban is alkalmazhatták. Újkori mérések alapja: parallaxis elve. Csillagászati egység (astronomical unit, AU): Nap és Föld átlagos távolsága (kb.) 1 AU 150 millió km

4 Ha a Nap egy narancs akkor a Föld egy kavics tőle 10 m-re... a Jupiter egy cseresznye tőle egy háztömbnyire... a legközelebbi csillag (α Cen) egy másik narancs 2000 km-re (Madrid)

5 CSILLAGOK TÁVOLSÁGMÉRÉSE TRIGONOMETRIKUS PARALLAXISSAL [évi parallaxis] p kis szög tan p p [radián] d [AU]= 1/p [radián] De p < 1 minden csillagra jobb távolságegység a parszek: d [pc]= 1/p [ ] 1 pc az távolság, amelyről nézve az 1 AU szakasz merőleges rálátás esetén 1 szög alatt látszik. Többszörösei: kiloparszek (kpc), megaparszek (Mpc), gigaparszek (Gpc) 1 fényév = c 1 év. 1 pc = 3, 26 fényév AU

6 A CSILLAGOK FÉNYESSÉGE Csillagászati mértéke: magnitúdóskála Hipparkhosz (i.e. 130 körül): 6 osztály Legfényesebb csillagok: 1 m Leghalványabb csillagok: 6 m (Gör. magnitúdó = nagyság magyar neve fényrend ) Később: finomítás, tört és negatív magnitúdók. Fizikai mértéke: sugárzási fluxus energia/idő/felület [W/m 2 ] Kapcsolatuk: Pogson-képlet (1856) m 1 m 2 = 2, 5 log F 1 F 2 Nullpont rögzítése: referencia csillag(ok). Az elsőrendű referencia a Vega (α Lyr). Miért logaritmikus a magnitúdóskála? Háttere: Weber-Fechner-féle pszichofizikai törvény: i ingerület megváltozása I inger relatív megváltozása di = C di I i i 0 di = C I I 0 di I i = i 0 + C ln I/I 0.

7 Látszó vizuális magnitúdók Objektum m viz Nap zenitben 26.8 Telehold zenitben 12.5 Vénusz legnagyobb fényessége 4.6 Sirius (legfényesebb állócsillag) 1.6 Szabad szemmel látható leghalványabb csillagok 6.5 Távcsővel észlelhető leghalványabb csillagok 34

8 ABSZOLÚT FÉNYESSÉG Csill. mértéke: abszolút magnitúdó M: az égitest fényessége 10 pc távolságból, üres téren át nézve Fizikai mértéke: luminozitás = sugárzási teljesítmény energia/idő [W] A látszó és abszolút fényesség kapcsolata: Nyilván a fluxus F = L 4πd 2 Legyen egy csillag d parszekre tőlünk, ikertestvére pedig 10 pc-re. Pogson-képlet: L 4πd m M = 2, 5 log 2 = 2, 5 log 100 L d 2 vagyis m M = 5 log d 5 4π10 2 Elnevezés: m M: távolságmodulus Fotometriai parallaxis: ha valahonnan ismert M, m-et mérve kapjuk a távolságot.

9 Abszolút magnitúdók Objektum M viz Legfényesebb csillagok 6 Sirius 1.4 Nap 4.8 Leghalványabb csillagok 17

10 A CSILLAGOK SZÍNE Két csillag közül olykor szemmel az egyik tűnik fényesebbnek, fényképen a másik. Oka: szem a sárga, fotoemulzió a kék színre érzékeny Magnitúdó egyértelmű megadásához meg kell adni a használt műszer hullámhosszérzékenységét is. Ehhez adott típusú szűrőt kell a detektor elé tenni. Ezek a szűrők definiálják a fotometriai sávokat. Pl. a legelterjedtebb: U BV színrendszer: Az egyes sávokban mért magnitúdókat a sáv jelével is szokták jelölni, pl. B magnitúdó, vagy V = 12, 3.

11 Színindex: két sávban mért magnitúdóértékek különbsége. Mindig a rövidebb λ-júból vonjuk ki a hosszabbat nagyobb színindex vörösebb szín Pl. B V színindex értéke a Napra: Mitől különböző színűek a csillagok? Mert más-más a hőmérsékletük. A csillagok fénye hőmérsékleti sugárzás (a részecskék hőmozgása miatt). Ennek intenzitása olyan λ max hullámhosszon a legerősebb, melyre λ max T = 2897 µm K= állandó Wien-féle eltolódási törvény

12 A CSILLAGOK ÉLETE Miért nem hűlnek ki? Mert a magjukban energia termelődik atommagfúzió révén: Élettartamuk 3/4-ében ez egyensúlyban tartja őket. (Fősorozati állapot) Hogyan keletkeznek? Ritka csillagközi gáz- és porfelhők összetömörülésével. Mi lesz, ha elfogy a magjukban a hidrogén? A mag összehúzódik és felmelegszik, míg a hélium is fuzionálni tud (szénné), s.í.t. Közben a burok kitágul és a csillag fényesebb lesz (óriásállapot).

13 A csillagok pusztulása: Ha M < 8M : szén begyulladásához nem lesz elég meleg a mag. A csillag lassan kihűl és összezsugorodik (fehér törpe). Mérete Föld anyaga nagyon sűrű. Ha M > 8M : Fuzionál a szén, majd más elemek is, míg vasmag jön létre. A vasnál nehezebb elemeknél a fúzió már nem termel energiát a mag összeomlik, hirtelen sok grav.energia szabadul fel, ami szétveti a csillagot (szupernóvarobbanás). Visszamarad egy neutroncsillag ( 10 km) vagy (M > 20 30M esetén) egy fekete lyuk.

14 A TEJÚTRENDSZER I. Kant, W. Herschel, 18.sz. vége: Tejút = sok halvány csillag tömkelege. Látszólag 2-3 kpc átmérőjú lapos korongban oszlanak el. Mi a közepe táján lennénk... DE: 20 század elejére (Shapley 1916) kiderült: Valójában a Tejútr. sokkal nagyobb, 30 kpc átmérőjű, és mi a centrumtól kb félúton vagyunk kifelé. Ui.: távolságmérés távolibb csillagokra Pl. cefeida-parallaxis. Cefeidák: pulzáló változócsillagok. Valódi (abszolút) fényességük és a pulzáció periódusa között összefüggés van a valódi fényességet a látszóval összevetve a távolság meghatározható. Korábbi téves kép oka: csillagközi fényelnyelés.

15 CSILLAGHALMAZOK Nyílthalmazok: a korongban csillag; koruk < 1 milliárd év Gömbhalmazok: a szferoidban (halo, öböl, mag) csillag; koruk > 10 milliárd év

16 CSILLAGKÖZI ANYAG A Tejút korongjába összpontosul: Sötét ködök...

17 ...és világító ködök:

18 EXTRAGALAXISOK Régóta ismert, hogy a csillagok között fénylő diffúz ködök is láthatók. Többségük világító gázfelhő a Tejútrendszerben. De: 20 század elején egyes ködökben olyan csillagokat figyeltek meg, amelyek igen távolinak tűntek... Lehet, hogy egyes ködök a Tejúton (görögül Galaxis) kívül vannak, vagyis extragalaktikusak? Shapley-Curtis vita (1920). Hubble, 1923: Cefeidák az Androméda-ködben ez egy extragalaxis. Távolsága: 750 kpc

19 Galaxishalmazok galaxisok galaxiscsoportok ill. galaxishalmazok szuperhalmazok Konkrétan: Tejútrendszer Lokális Csoport Virgo Szuperhalmaz A Lokális Csoport Virgo Szuperhalmaz közepe (Virgo Halmaz) tőlünk 18 Mpc.

20 Még nagyobb léptékeken: óriás üregek, 100 Mpc. Hubble, 1925: Galaxisok színképvonalai el vannak tolódva a vörös felé. Értelmezés (egyszerűsített): Doppler-effektus távolodás.

21 A DOPPLER-EFFEKTUS Mozgó hullámforrás, mozdulatlan közeg. Álló megfigyelő számára: közeledő forrás frekvenciája nő (kékeltolódás) λ λ λ 0 < 0 távolodó forrás frekvenciája csökken (vöröseltolódás) λ λ λ 0 > 0 (pl. szirénázó mentőautó) Vöröseltolódás mértéke: z λ/λ = v/c v: forrás távolodási sebessége; c: hullám terjedési sebessége (v c esetén)

22 A HUBBLE-TÖRVÉNY Galaxisok színképvonalai el vannak tolódva a vörös felé. Értelmezés (egyszerűsített): Doppler-effektus távolodás. Edwin Hubble, 1925: v = H d Hubble-törvény H = 72 km/s/mpc Hubble-állandó Mit jelent az Univerzum tágulása? Nem vagyunk kitüntetett helyzetben! A Hubble-tv. szerint táguló világban minden megfigyelő ugyanazt látja:

23 Anyag sűrűsége csökken, de minden pontban egyaránt múltban nagyobb volt. Kiszámítható, hogy véges idővel ezelőtt végtelen volt a sűrűség: Ősrobbanás. Az Ősrobbanás nem egy helyen történt, hanem mindenütt : minden pontban végtelen volt a sűrűség, és az Univerzum mindig homogén volt. Az Univerzum kora: 13,7 milliárd év. Végtelen-e a világ? Nem tudjuk. Kétdimenziós analógiák: gömbfelület (határtalan, de véges) ekkor volt középpont, de 4.dim-ban. euklidészi sík (végtelen) nyeregfelület (végtelen)

24 A CSILLAGÁSZAT FELOSZTÁSA Szférikus csillagászat: Az égtestek éggömbön elfoglalt látszó helyzetével és mozgásával kapcsolatos kérdésekkel foglalkozik. Égi mechanika: Az égitestek valódi, térbeli mozgását vizsgálja olyan rendszerekben, ahol mozgásukat kis számú más égitest hatása határozza meg (pl. Naprendszer, kettőscsillagok, galaxiscsoportok...) Galaktikus csillagászat: (régebbi neve: sztellárasztronómia) Az égitestek valódi, térbeli eloszlását és mozgását vizsgálja olyan rendszerekben, ahol mozgásukat nagyszámú más égitest együttes hatása határozza meg (pl. galaxisok, csillaghalmazok, galaxishalmazok...) Szükségképpen statisztikai módszereket alkalmaz.

25 Asztrofizika: Az egyes égitestek mibenlétét, összetételét, szerkezetét, fejlődését vizsgálja. (Pl. csillagok fizikája, diffúz anyag fizikája, galaxisnukleuszok fizikája, csillaglégkörök fizikája, napfizika, planetológia...) Kozmológia: Az Univerzum egészének nagyléptékű szerkezetét és fejlődését vizsgálja, észlelési és elméleti oldalról. További, olykor előforduló elnevezések: Asztrometria: a szférikus csillagászat és az égi mechanika gyűjtőneve Asztrodinamika: az égi mechanika és a galaktikus csillagászat gyűjtőneve Kozmogónia: régies kifejezés, az égitestek keletkezésének és fejlődésének tana. Ma az asztrofizika elválaszthatatlan része.