AST1010 En kosmisk reise. I dag. Astronomiske avstander 2/24/2017

Transkript

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet I dag Hvordan finne avstand til stjerner? Hvorfor har stjerner (på hovedserien) forskjellige farger? Hva er hovedserien? Hvor går grensen mellom stjerne og planet? Astronomiske avstander Hvordan vet vi at nærmeste stjerne er 4 lysår unna? Hvordan vet vi at galaksen vår er lysår i diameter? Hvordan vet vi at nabogalaksen (Andromeda) er 2.5 millioner lysår unna? Hvordan vet vi at de fjerneste objektene vi observerer er over 10 milliarder lysår unna? (OBS: Ingen av de 4 svarene er like.) 1

2 Parallaksevinkel 2 A U Parallaksevinkel Det er snakk om små vinkler 1 grad = 60 bueminutter = buesekunder 1 = 60 = 3600 Parsec (pc): En parallaksevinkel på 1 buesekund 1 pc = AU = 3.26 ly (se tavle) Øvre grense (Gaia-satellitten: pc) By NASA/Penn State University - (image link), Public Domain, 2

3 Proxima Centauri By ESA/Hubble, CC BY 3.0, Proxima Centauri Parallaksevinkel: Avstand: d = 1 pc = pc OBS: Mindre vinkel større avstand! 1 pc = 3.26 ly pc = ly 4.24 ly By FrancescoA - File:Near-stars-past-future-de.svg, CC BY-SA 3.0, 3

4 Et problem Parallaksemetoden har en øvre grense Hva gjør vi når objekter er for langt unna til at vi kan måle parallaksevinkel? Effekt: Energi/tid Fluks: Effekt/areal Fluks (energifluks) Hvor mye energi (fra stråling) per sekund treffer en detektor med overflate 1 m 2? Enhet: Watt per kvadratmeter (W/m 2 ) Tilsynelatende magnitude (størrelsesklasse) Hvor sterkt lyser stjernen på nattehimmelen? Kan sammenligne fluksen fra ulike stjerner m 1 m 2 = 2.5 log 10 F 1 F 2 Ikke pensum 4

5 Tilsynelatende magnitude (størrelsesklasse) Objekt m M d (pc) Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Maksgrense (teleskop): m +30 OBS: Mindre (mer negativ) m større lysstyrke Absolutt magnitude (størrelsesklasse) Tilsynelatende magnitude: Hvor sterkt lyser stjernen sett fra jorden? Absolutt magnitude: Hvor sterkt lyser stjernen egentlig? Definisjon: Absolutt magnitude M er lik den tilsynelatende magnituden 10 pc unna stjernen Absolutt magnitude (størrelsesklasse) Objekt m M d (pc) Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Månen ikke synlig i en avstand på 10 pc (m > 30) Igjen: Mindre M større lysstyrke 5

6 Hva har dette med avstand å gjøre? Objekt m M m - M Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Oppgave: Fyll ut det som mangler (m M) i tabellen (rund av om nødvendig) Hva har dette med avstand å gjøre? Objekt m M m - M Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) Mindre m M betyr kortere avstand! (Større = lenger avstand) Avstandene i parsec Objekt m M d (pc) Solen Fullmånen Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) m M = 5 log 10 d 5 6

7 Logaritme: 10 log 10(x) = x Logaritmen til et tall er det du må opphøye 10 i for å få dette tallet som svar m M = 5 log 10 d 5 d = 100 Hvilket tall skal jeg opphøye 10 I for å få 100 som svar? log = Lineær skala 7

8 Logaritmisk skala Logaritmisk skala Gir plass til veldig små og veldig store størrelser i samme graf Hvordan vet vi absolutt magnitude? Objekt m M d (pc) Sirius (mest lyssterke stjerne) Proxima Centauri (nærmeste stjerne) pc unna er for langt å reise for mennesker/satellitter (foreløpig) 8

9 Hertzsprung-Russell-diagram Vi vet temperaturen til stjernen Leser av Sirius A: M = 1.42 Men hvordan visste vi temperaturen? 9

10 Stjernas fargespekter (sort legeme: Wiens lov) Kan også ser etter ioner/molekyler (spektrallinjer) Hvordan finne avstand til en stjerne? Ved å se på den dominerende fargen finner vi til stjernen med Wiens lov Med et Hertzsprung-Russel-diagram finner vi deretter Ved å måle lysstyrken til stjerna sett fra jorden finner vi Formelen m M = 5 log 10 har nå bare 10 pc én ukjent størrelse: (Fyll inn ordene som mangler.) d Vi leste av langs kurven i diagrammet 10

11 80-90% av stjernene (inkl. Solen) er her Men ikke alle! Hovedserien: Fusjonerer H He Avlesningen vår forutsetter at Sirius A er en hovedserie-stjerne (noe den er) 11

12 Røde kjemper: He C, N, O Superkjemper: Enda senere fase Hvite dverger (lik av små stjerner) 12