Hertzsprung-Russell diagram van open sterrenhopen

Hertzsprung-Russell diagram
van open sterrenhopen
Hendrik Vandenbruaene
Volkssterrenwacht Beisbroek
Feb 2011
Hoe het begon…
• Ejnar Hertzsprung (EUR)
• Henry Norris Russell (USA)
• Vroege 20e eeuw
• Plot van Lichtkracht t.o.v. Sterkleur (spectraalklasse)
• Kleur – Magnitude diagram
à sterren blijkbaar niet willekeurig verdeeld, maar
verband tussen lichtkracht en oppervlaktetemperatuur
• HRD
•
Cruciaal voor inzicht eigenschappen sterren,
sterevolutie etc…
Een beetje theorie
over HRDs
Voorbeeld van modern
HR diagram op basis van
15.000 sterren
Hipparcos
Sterevolutie door HRD
Iso-chronen in HRD
•
Plot van de positie van de sterren met een bepaalde leeftijd over de
verschillende startmassa’s heen à karakteristiek patroon
Vb : simulatie voor bep samenstelling, parameter in figuur leeftijd in log(yr)
Praktisch voorbeeld hiervan
•
•
HRD van bolvormige sterrenhoop
Pionier : F Zwicky (U2010)
Een beetje theorie over
stereigenschappen
Magnitude - Lichtkracht
•
•
•
•
Schijnbare magniude : m
Absolute magnitude :
M (= m op 10 parsec)
m-M = afstandsmodulus
M = m + 5 – 5 log d (d : afstand in parsec)
•
m2 – m1 = 2.5 log (l1/l2) : relatie magnitude en lichtkracht (wet van Pogson)
•
•
Concreet tov zon :
4.8 – M = 2.5 log(L/Lzon)
100000
10000
lichtkracht tov zon
1000
100
10
1
-10
-5
0,1 0
0,01
0,001
absolute mag
5
10
Temperatuur - Kleur
•
•
Spectrum sterren : Planckse kromme
Verschuivingswet Wien : verband Temp met max in curve
– Hete sterren : blauw
– Koele sterren : rood – oranje
– Lambda_max = 2.900.000nm/T[K]
•
Hoe meten ?
– D.m.v. kleurenfilters en verschil maken
• Standaard systeem :
à Johnson UBV filtersysteem
à Kleurindex : B-V magnitude
Geïllustreerd
Voorbeeld van modern
HR diagram op basis van
15.000 sterren
Hipparcos
kleurindex
Overeenkomst Johnson – RGB ??
G is bijna zo goed als V-filter
B wat meer afwijking
En nu zelf aan de slag !
Onze tactiek
•
•
CCD-opnames door RGB kleurenfilters
DSLR-opnames uitsplitsen in RGB
•
Lichtkracht (verticale as)
–
–
Neem schijnbare magnitude (want sterren staan toch min of meer op zelfde
afstand : m à M is gewoon verschuiving
V-magnitude à neem G-magnitude
•
Kleurindex (horizontale as)
•
Al die magnitudes opmeten met MAXIM-DL. Dit doen van enkele tientallen
sterren en in Excel plotten à HRD
•
Ijken van de magnitude-data : via AAVSO gegevens of via WEBDA
–
Ipv Johnson B-V neem RGB B-G magnitude
WEBDA : database open
sterrenhopen
•
•
•
•
•
http://www.univie.ac.at/webda/
Database van open sterrenhopen data uit de vakliteratuur. (univ
Wenen)
+ allerlei zoek en plot tools
à laat toe om bvb van bepaalde ster in sterrenhoop referentiedata te
vinden voor magnitude-ijking.
à en eigenlijk ook om a la minute een HRD te bekomen (zie
verder…)
M38 – NGC 1912 - Auriga
•
•
•
•
•
Opnames met MPT 300 + ATIK
1 opname G en B (15 sec) – gewoon ruw
9 jan 2011
70 sterren uitgekozen
Helderheid gemeten tov 2 ref sterren
•
RGB combi geeft al enkele
rood-oranje sterren
M38 : kleur - mag diagram
9
10
G -mag
11
12
Rode reuzen
13
14
hoofdreeks
15
0,00
0,20
0,40
0,60
B-G mag
0,80
1,00
1,20
Vergelijking met WEBDA data
Veel zwakkere sterren
Veel scatter !
M 36 – NGC 1960 - Auriga
•
•
•
•
•
Opnames met MPT 300 + ATIK
1 opname G en B (15 sec) – gewoon ruw
9 jan 2011
50 sterren uitgekozen
Helderheid gemeten tov 2 ref sterren
M36 : kleur - mag diagram
8,00
9,00
G mag
10,00
11,00
12,00
13,00
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
14,00
B-V mag
0,80
1,00
1,20
1,40
WEBDA data
Blijkbaar enkel de helderste
hoofdreekssterren mee !
H en Chi Per - NGC 884 - 869
•
•
•
•
•
•
Opnames met Canon 350D
op 114mm Newton – HEQ5
1 opname 30 sec – RAW mode
25 dec 2010
50 en 60 sterren uitgekozen
RAW opgesplitst in RGB (MaximDL)
Helderheid gemeten tov 2 ref sterren
•
•
884 onderaan
869 bovenaan
HRD : H en Chi per (0884 - 0869)
5,00
6,00
7,00
B - mag
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
0,50
1,00
1,50
2,00
B - G mag
2,50
3,00
DSLR : B-G blijkbaar sterk verschoven !
Beetje verder mee spelen…
Afstand tot sterrenhopen
Principe :
–
–
–
B-V
Bepalen van verschuiving tussen
waargenomen schijnbare hoofdreeks en
‘standaard hoofdreeks in absolute
magnitude’
Dit geeft de afstandsmodulus à afstand
Logd = (5+m-M) / 5
-0,5
-8
-6
-4
-2
0
–
Opgelet : moet in principe gecorrigeerd met
extinctie – dit kan significant zijn voor
grote afstanden
abs Mag
•
Hoofdreeks HRD
2
4
6
8
10
12
14
0
0,5
1
1,5
2
Even aan rekenen / afschatten
Nog beetje verder mee spelen
Leeftijd van sterrenhoop
•
Turn-off point van hoofdreeks is maat voor leeftijd sterrenhoop
Even afschatten
• Correlatie turnoff point
met leeftijd cluster
Conclusies
•
Vrij tevreden voor eerste pogingen : globaal karakter HRD OK – zeker met
114mm toch wel bescheiden middelen
•
Vrij goede overeenkomst met WEBDA - althans bovenste stuk van curve
(opgelet : WEBDA soms veel fouten (bvb zelfde gegevens voor meerdere
sterren naast elkaar – oude data ??)
•
•
Wel enkel helderste sterren in de analyse.
Zou nog langer belichte opname nodig hebben om ook zwakke sterren mee te
nemen
•
•
•
Wel niet in ‘officiële’ eenheden – meer ijking nodig
Beschouw als ‘snelle’ eerste pass, kunt hierop waarschijnlijk veel verfijnen…
Geeft inzicht in astrofysische methodes en vooral moeilijkheden…
Literatuur
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Chromey F, To measure the sky, an introduction to observational astronomy,
Cambridge 2010
Ding A, Studying the H-R diagram of M29 (internet)
ESA/ESO practicum 4, Het meten van de afstand en leeftijd van een
bolvormige sterrenhoop
Hoff D, Kelsey L, Neff J, Activities in astronomy (4th edition),
Kendall/Hunt 1996
Inglis M, Observer’s guide to stellar evolution, Springer 2003
JVS, Sterrenkundige practica 1, 1985
JVS, Sterrenkundige practica 2, 1987
Skinakas observatory, Project 4, The Hertzsprung-Russell diagram open
clusters (internet)
Vanderbei R, Sequencing the stars, Sky&Tel dec 2010