A fotometria alapjai

Székely Péter

2008.

Műszertechnika előadás I. félév

Hipparkhosz: i.e. 200 körül

csillagok fényessége magnitúdóban „nagyságrend”

1: legfényesebb

6: szabad szemmel még éppen látható

„Gyűlöletes rendszer...”

Fechner - Weber féle pszichofizikai törvény:	m = A log I + B

Pogson:	m = -2.5 log I + B

Fluxus, intenzitás definíciója: adott térszög illetve felület, időegység

Ha a referencia csillagunk 0 magnitúdós: (pl. Vega)

Hullámhosszfüggő mennyiségek!

Problémák: minden torzít...

légkör:

fényelnyelés, szórás (vulkánkitörés, sivatagi vihar, aeroszolok, erdőtűz)

műszer, detektor: átviteli függvény

A Földön megfigyelt fluxus messze nem a valódi...

A bolometrikus magnitúdó

A csillag valódi fényessége!

- nincs légköri szelektív abszorpció

- nincs érzékelő rendszer torzítás

Az abszolút bolometrikus magnitúdó: csillag luminozitása, W/s azaz joule...

ha nincs vörösödés.... kb. 100 pc > r

bolometrikus korrekció:

Fotometriai rendszer:

- szűrőfüggvények (hullámhossz tartomány)

- zéruspont (standard csillagok)

„Az 1950-es években, a fotoelektromos fotometria terjedésével felmerült

az igény egy egységes fotometriai rendszerre, ami segítségével a különböző

a asztroklímájú helyeken, különböző detektorokkal, eltérő méretű távcsövekkel

észlelõ csillagászok mérési eredményei összevethetővé válnak. A detektor

típusa, a szűrősorozat, a használt távcső és a korrekciós eljárás alkotja

együttesen a természetes fotometriai rendszert. Tehát minden megfigyelő

saját természetes rendszerrel rendelkezik.

A standard rendszereket az egyes szerzõk úgy definiálják, hogy a saját

természetes rendszerükkel megmérik, és rögzítik egy sor típuscsillag standard

fényességét és színindexét. Ezen csillagok a standardcsillagok. Más észlelõk

ezen standard csillagok mérésével, a standard korrekciós eljárás ismeretében

meg tudják határozni, hogy méréseiket mi módon lehet áttranszformálni

a standard rendszerbe. Ez konkrétan úgy történik, hogy az észlelõ

megméri a standard csillagokat, és a kapott instrumentális magnitúdókból

transzformációs egyenleteket old meg.”

(részlet Csák Balázs TDK dolgozatából)

Johnson-Morgan-Kron-Cousins rendszer (1950-es évektől)

UBVRI betűjelű szűrők

U:	365 nm	(70 nm)

B:	440 nm	(100 nm)

V:	550 nm	(90 nm)

R:	720 nm	(220 nm)

I:	900 nm	(240 nm)

Szélessávú rendszer!

Közepes: ~ 30 nm

Keskeny: ~ 10 nm

Johnson infravörös (IR) rendszer:

J:	1.25	380

H:	1.65	480

K:	2.2	700

L:	3.5	1200

M:	4.8	5700

Légköri áteresztési sávokban centrált!

Probléma: UV tartományban a légkör a meghatározó!

A színhőmérséklet:

Standa

Standard transzformáció alapjai:

Taylor - sorfejtés:

Instrumentális: m, c

Standard: M, C

(magnitúdók)

transzformációs „konstansok”

Egyenes meredeksége:

m-et ismerjük

C: két különböző

hullámhosszon mért

fényesség

<-- zérusponti tag

(légköri hatás)

Standard csillagok:

Ezeken kívül: M45, M44, M67 csillagai

… és Landolt égi egyenlítőn lévő rengeteg csillaga...

AJ

AJ 88. (1983)

A légkör szerepe:

X: levegőtömeg (airmass)

z: zenittávolság fokban

(c itt valamilyen szín)

A zenittávolság kiszámítása:

(földrajzi szélesség, deklináció, óraszög)

Minden további lépés előtt a légköri extinkcióra korrigálni kell!!!

Nagyobb obszervatóriumok mérőrendszerei általában rögzítik a kép fejlécében X-et.

1. módszer

B-V közel 0 legyen, pl. Vega

(A0 színképosztályú csillagok)

Extinkciós standard csillagokra, kis színtaggal,

más hullámhosszakra más koefficiensek lesznek!!!

2. módszer

Ugyanazon csillagokra mérjük v-t más levegőtömegnél.

Transzformáció a Johnson rendszerben:

1. módszer

meredekség:

tengelymetszet:

Standard csillagok segítségével

(V, B-V, V-I, U-B stb. értékek adottak táblázatokban)

Hasonló diagram a B-V vs. B-v színindexre is.

2. módszer

meredekség:

tengelymetszet:

A Strömgren-rendszer

u:	350	40

v:	410	20

b:	470	10

y:	550	20

Keskenysávú!

(ultraviolet, violet, blue, yellow)

Előnyei:

- majdnem spektrofotometria (nincs átfedés)

- (b-y) arányos (B-V)	Hőmérséklet!

- szűrőfüggvények egyértelműbben definiáltak

- csillagparaméterekkel jobban korrelálnak

- extinkciós korrekció csak elsőrendű

Viszont fényesebb csillagokra jó a kisebb sávszélesség miatt!

Színindexek:

m1=(v-b)-(b-y)	fémtartalommal korrelál

c1=(u-v)-(v-b)	Balmer-ugrás erőssége

m1: line-blanketing effektus, „fémindex”

c1: Balmer-discontinuity, H ionizáció miatt

(T kicsi: log g, T nagy: fotoszférikus hőmérséklet)

Johnson V itt kb. y!

Extinkciós korrekciók:

Transzformációs egyenletek:

(b-y):

Zérusponti tagokat itt is minden este mérni kell!

Illesztés: a „szokásos”

(pl. legkisebb négyzetek módszere)

Standard csillagok segítségével

Differenciális fotometria Johnson rendszerben:

Előnyök: levegőtömeg helyett levőtömeg-különbség lép!!!

Színtagok lassan változnak, a zéruspontok gyakran, de ezek kiesnek...

Speciális szűrők:

Egyedi vonalra hangolva. Célja lehet csak az egyedi hullámhosszon történő

megfigyelés vagy más káros vonalak kiszűrése, pl. légköri (tellurikus)

vonalak likvidálása, utcai lámpák (Na, Hg gőz) kiszűrése.

W (wide)	486	15

N (narrow)	486	3

Speciális napszűrők:

akár < 0.3 nm!!!

A rho Oph környéke a Guide 8 alapján...

...ugyanaz valós távcsöves felvétel alapján...

/500 fényév, kb. 6 fok/

Intersztelláris vörösödés:

(interstellar reddening)

„Átok...”

(B-V)

Kékben erősebb abszorpció!

Tejútrendszer közepénél R_V kb. 5...	(Walther Baade)

U	1.57

B	1.33

V	1.00

R	0.75

I	0.48

J	0.28

H	0.18

K	0.11

C	E(C)/E(B-V)

U-B	0.72

V-R	0.75

V-I	1.57

V-K	2.70

J-K	0.51

azaz:

A csillagközi anyag tulajdonságairól, extinkciót meghatározó paramétereiről,

gyakorlati kérdésekről, az ISM kutatásáról bővebben a Galaktikus Csillagászat

I. kurzuson lesz szó, Dr. Kun Mária (MTA CSKI) előadásában.

Ez az úgynevezett színexcesszus.

A magnitúdóban mért A értékek őrült nagyok is lehetnek, a Tejútrendszer

középpontja felé eléri a 10-30 magnitúdót!!!

B-V=0.0 A0 színképosztályú csillagokra!

B0: -0.32, F0: 0.3, G0: 0.6, K0: 0.82, M0: 1.45

Szín-fényesség diagram:

Az NGC 362

gömbhalmaz

adatai

6295 csillag

Mire is jó a CMD?

pl. izokrón

illesztés

Szín-szín diagram:

A vörösödés hatására

eltolódik!

Egyéb rendszerek:

pl. Gunn (SDSS, Megacam)

u, g, z

Megacam: CFHT

36 db. 2048 x 4612 CCD (!!!)

kb. 1 fok LM, 0.185 ”/px

Csillagok, ha rajban állnak...

Az ideális eset...

Az NGC 362 központi tartománya

ISIS 2.1 képlevonás alkalmazása után: maradnak a változó fluxusú csillagok...

2005-12-06T11:03:20