Bevezetés a csillagászatba II. Dobos László dobos@complex.elte.hu É 5.60 2017. április 4.
Tematika Weboldal: http://www.vo.elte.hu/~dobos/teaching/ Könyv: Carroll Ostlie: Introduction to Modern Astrophysics Koordinátarendszerek Távolságmérés A magnitúdóskála Sztellárstatisztika A Tejút szerkezete és csillagpopulációi A csillagközi anyag A Tejút csillagainak dinamikája Csillagtársulások A Tejút központi régiója Extragalaxisok Galaxisok magnitúdója Galaxisok távolságának mérése Galaxisok társulásai A sötét anyag Aktív galaxisok A kozmológia alapjai
Simbad: http://simbad.u-strasbg.fr/
Gömbi koordinátarendszerek Referenciapont vagy origó: topocentrikus: megfigyelő aktuális helyzete geocentrikus: földközéppontú heliocentrikus: napközéppontú baricentrikus: a Naprendszer tömegközéppontja galaktocentrikus A 0. szélességi kör szerint: horizontális ekvatoriális ekliptikus galaktikus sík szupergalaktikus sík
Az alt-azimuth koordinátarendszer A földi megfigyelő lokális horizontjához és a négy égtájhoz rögzített koordinátarendszer zenit: a megfigyelő feje fölötti pólus nadír: a zenittel átellenes pólus altitude: a horizonttól mért szög, a zenit irányába pozitív, a nadír irányába negatív azimuth: a déli égtájtól az óramutató járásával megegyező irányban mért szög jelentősége: alt-az rendszerű távcsövek tájolása
Az ekvatoriális koordinátarendszer 2 Tulajdonságai: égi egyenĺıtő: a Föld egyenĺıtői síkja jelöli ki északi és a déli pólus: a Föld forgástengelye döfi ki órakörök: az égi egyenĺıtőre merőleges, mindkét póluson átmenő főkörök deklináció 1 : az égi egyenĺıtőtől a pólusok irányába mért szög északi irányban pozitív, déli irányban negatív jelölése: Dec vagy δ a hosszúság jellegű mennyiséget a kezdő órakörtől mérjük 1 declination 2 equatorial coordinates
I. ekvatoriális koordinátarendszer A kezdő órakör a déli irányon megy át a hosszúság jellegű mennyiség az óraszög 3 jelölése: H vagy τ a τ = 0 h a déli irány, τ = 6 h a nyugati irány Alkalmazása: ekvatoriális felfüggesztésű távcső pozicionálása Stabilitása: a csillagok napi menete a szélességi körök mentén a Föld forgását az óragép kompenzálja 3 hour angle
II. ekvatoriális koordinátarendszer A kezdő órakör a tavaszponton 4 megy keresztül tavaszpont: az ekliptika és az égi egyenĺıtő metszéspontja A hosszúság jellegű mennyiség: rektaszcenzió az északi pólusból nézve a tavaszponttól az óramutató járásával ellentétes irányban jelölése: RA vagy α Alkalmazása: csillagászati katalógusok koordinátarendszere 4 vernal point
Az ekvatoriális koordinátarendszer stabilitása A Föld tengelyének precessziójából adódóan a tavaszpont helye lassan változik a tavaszpont 72 évente egy fokot mozdul el a koordinátarendszert ezért konkrét időponthoz rögzítik equinox: a koordinátarendszer tavaszpontja egy adott évre van megadva gyakran használt pl. 1950, 2000 Az időszámítást ld. később
Koordináták megadása A deklinációt előjeles fokban, ritkán radiánban fejezzük ki decimális fok: +10,23457 sexagesimális fok: +10 14 04. 452 A rektaszcenziót fokban vagy órában adjuk meg decimális fok: 49,3866 sexagesimális óra: 03 h 17 m 32 ṣ 783 1 óra = 360 24 = 15 Figyelem: a programozási nyelvek trigonometrikus függvényei általában radiánt várnak bemenetként!
Az I. és II. ekvatoriális koordinátarendszer A földi órák a Nap látszólagos mozgásához rögzítettek így egy év kb. 365,24 nap Az éggömb egy év alatt kb. 366,24-szer fordul görbe évente eggyel több sziderikus napsziderikus nap, mint szoláris sziderikus nap hossza: 365,24 366,24 23h 56 m 4 ṣ 1 86164,1s A sziderikus idő a helyi sziderikus idő a földrajzi hosszúságtól függ jelölése: s Átszámítás az I. és II. ekv. koordináták között egyszerűbb az átszámítás: τ = s α τ-t és α-t gyakran óra:perc:másodperc egységekben mérjük
A csillagidő A csillagok látszólagos pozíciója a Föld mozgásától függ tengely körüli forgás Nap körüli keringés forgástengely precessziója Föld Hold ár-apályerők rezonanciák, földrengések stb. Egy nap hossza: átlagos szoláris nap: 86 400,002 s csillagnap: 86 164,098 903 691 s sziderikus nap: 86 164,090 530 832 88 s
Szabványosított idő Számos szabvány létezik: TAI: Temps atomique international atomórákhoz rögzített, relativisztikus effektusokra korrigált UTC: Temps universel coordonné a földi időszámítás alapja a csillagidőtől való eltérést reguláris szökőévekkel és időnként beszúrt szökőmásodpercekkel korrigálják ma a TAI-tól kb. 32,184 másodperccel tér el UT1, UT2, UT3... a Föld mozgásának különböző jelenségeire korrigált idők TT: Terrestrial Time elméleti idő, ld. ált. rel. TT = TAI + 32,184 = UTC + (szökőmásodpercek száma) + 32,184
Az idő egységei Másodperc: atomórák alapján definiált a 133 Cs atom egyik hiperfinom átmenetének periódusidejével definiált Julián év: pontosan 365,25 napos, melyben minden nap 86400 másodperc hosszú a J2000 epoch pontosan rögzítve lett: 2000. január 1. 12:00:00 TT
A Julián-dátum 5 A Julián-nap (JD) megadása a Kr. e. 4713. év első napjától eltelt napok száma -4712. január 1. = 12 h 00 m 00 ṣ 00 UTC időszámításunk kezdete: 1 721 425 JD. 2017. április 3.: 2457846 A JD törtrészének megadása a déli 12 óra óta eltelt idő a nap törtrészének egységében gyakran TT vagy TAI (szökőmásodpercek nélkül) alapján számítjuk az mai óra kezdete (UTC-ből számítva) 2017. április 3. 10:15:00 CEST = 2017. április 3. 8:15:00 UTC = 2457847,84375 JD A módosított Julián-dátum (MJD): MJD = JD 2400000,5 epoch: 1858. november 17, 00 h 00 m 00 ṣ 00 UTC 5 Julian day, Julian date
Gyakran használt ekvatoriális koordinátarendszerek FK4 a Fundamental Katalog 4 csillagaihoz rögzített epoch 6 : B1950, equinox 7 : 1950 FK5 a Fundamental Katalog 5 csillagaihoz rögzített epoch: J2000, equinox: 2000 ma a legelterjedtebb ICRS: International Celestial Reference System kvazárok segítségével definiálták epoch: J2000 az origója a Naprendszer baricentrumához rögzített 5 10 eltérés az FK5/J2000 koordinátáktól 6 epoch: a csillagok pozíciójának időpontja 7 equinox: a koordinátarendszer tavaszpontjának időpontja
Csillagok távolságának mérése Trigonometrikus parallaxis a Földpálya különböző pontjaiból nézve pontos pozíciómérést igényel csak közeli csillagokra Bessel (1838) Parsec, jele pc Az a távolság, ahonnan 1 AU egy ívmásodperc alatt látszik 1pc = 3,0857 10 16 m = 3,26156ly
Csillagok mozgása Sajátmozgás 8 A csillagok mozgásából adódó koordinátaváltozás Haley (1718) Nagyon pontos asztrometria, vagy sok évtizedes, évszázados megfigyelés kell jele µ, mértékesége: mas yr 1 Radiális sebességek meghatározása Doppler-effektus spektrumvonalak eltolódása v = c z 8 proper motion
Csillagok standard elnevezése Konstellációk: 88 égterületet névvel, rövidítéssel IAU 9 hivatalos definíciója (1922) Közel 8000 csillag látható szabad szemmel legfényesebbeknek saját név: Betelgeuse Bayer: a konstelláció nevéből képzett név: α Ori Flamsteed: sorszámozás nyugatról keletre: 58 Ori Fényes változócsillagok betűjel R-től Z-ig, majd kettős betűk, pl. S Gem, RR Lyr később csak sorszámozás: V335 Peg Halvány csillagok katalógusban sorszám: HD 39801 koordináták: 2MASS J05551028+0724255 9 IAU: International Astronomical Union
Fontos csillagkatalógusok Történetileg fontos katalógusok Almagest (Ptolemaiosz, több mint 1000 csillag) Fundamental Katalog, néhány ezer fontos csillag Henry Draper-katalógus, több mint 200e csillag Hipparcos-katalógus: űrtávcső, 2,5M csillag, 20e paralaxissal Gaia: több mint 1 milliárd csillag, 2M parallaxissal On-line elérhető adatbázisok: Simbad: http://cds.u-strasbg.fr/ SDSS SkyServer: http://skyserver.sdss.org/ IRSA: http://irsa.ipac.caltech.edu/ NED: http://ned.ipac.caltech.edu/ Gaia: http://archives.esac.esa.int/gaia