1. Introduzione all`astronomia (slides di teoria)

Laboratorio di astronomia 2016
di Massimo Banfi
A25 «Nova Milanese Observatory» (MB)
A36 «Osservatorio delle Prealpi Orobiche di Ganda (BG)»
C26 «Osservatorio Città di Seveso» (MB)
«Wild Boar Observatory» di Manciano (GR)
Laboratorio di astronomia - 2016
Gestione remota di un telescopio
SKYPE – consente a più utenti di comunicare voce-video tramite PC
TEAMVIEWER – consente a più utenti di vedere un desktop remoto e
di accedere ai programmi installati su quel PC come se si fosse
fisicamente presenti
Sono GRATUITI, si scaricano da Internet (c’è un link anche nel mio
sito – menù: laboratorio astronomia) e vanno installati sul proprio PC.
Per comunicazioni rapide, soprattutto per le osservazioni al telescopio,
è utile creare un gruppo di WHAT’S UP.
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Gestione remota di un telescopio
La gestione in remoto del telescopio viene eseguita tramite il
programma ASTROART 6.0. di cui si deve scaricare una versione demo
gratuita dal sito del produttore. Il programma verrà usato per:
1.
Muovere il telescopio e puntare l’oggetto da studiare
2.
Riprendere le immagini del cielo
3.
Ottenere le misure della luminosità delle stelle studiate. Tali valori
saranno poi studiati importandoli in Excel.
A casa vostra potrete esercitarvi solo sul punto 3. I primi due punti
funzionano solo se il programma è collegato ad un telescopio o ad una
macchina fotografica: quindi, potete lavorarci solo in remoto.
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Cosa osservare?
In Internet ci sono alcuni siti che propongono ai non professionisti dei
programmi di ricerca e degli oggetti particolari da osservare.
Se i dati ottenuti sono di buona qualità, è possibile la loro
pubblicazione in riviste internazionali e in appositi database che poi
sono utilizzati dagli astronomi professionisti per le loro ricerche.
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Cosa osservare?
Noi faremo riferimento a tre siti specifici:
•
A.A.V.S.O. (American Association of Variable Stars Observers),
che studia le stelle variabili pulsanti e i quasars.
•
BRNO database (Repubblica Ceca), che raccoglie misure di stelle
binarie ad eclisse e di transiti di pianeti extrasolari
•
M.P.C. (Minor Planet Center di Harvard), che studia le posizioni
degli asteroidi sulle loro orbite, in particolar modo quelli
potenzialmente pericolosi per la Terra
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Progetto 1: binarie ad eclisse
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Progetto 1I: posizione degli asteroidi
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Dove osservare?
Individuata la stella che si vuole studiare, bisogna sapere dove cercarla
in cielo. La posizione degli oggetti celesti è assegnata da una coppia di
coordinate, l’Ascensione retta A.R. e la declinazione DEC che sono
l’analogo della Longitudine e della Latitudine sulla superficie terrestre.
AR:
11h 23m 47s
DEC: 58° 45’ 22’’
(in ore)
(in gradi)
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Dove osservare?
Supponiamo che si voglia studiare la stella IP Aql (IP Aquilae, cioè la stella doppia IP
della costellazione dell’Aquila….) perché il sito del BRNO ci informa che avrà un
minimo (una eclisse) probabilmente attorno alle ore 17:08, come fare per ottenere
le sue coordinate?
Abbiamo due alternative:
1) scaricare un planetario sul PC (il migliore è Stellarium)
2) Accedere a VIZIER, l’immenso database dell’European Southern Observatory
(E.S.O.) che, oltre a molte informazioni sull’oggetto prescelto, consente di ottenere
l’immagine della zona di cielo interessata (tramite l’applicazione Aladin light)
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Il giorno giuliano
Il giorno giuliano (Julian Day, JD) è il numero di giorni passati dal
mezzogiorno del lunedì 1º gennaio 4713 a.C. I vantaggi sono:
.) é decimale e non ha anni bisestili
.) il giorno inizia a mezzodì, quindi non si ha cambiamento di data a
mezzanotte, proprio durante le osservazioni
.) è precedente ad ogni avvenimento storico-astronomico noto.
Il 15 novembre 2016 alle ore 23.00.00 la data giuliana è
2457708.45833 (talvolta si trascura il 24…e si scrive 57708.45833)
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Come misurare la luce delle stelle
Immagine
ingrandita:
si vedono i pixel
Unità
Analogico
Digitali
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Come misurare la luminosità di una stella
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Come misurare la luminosità di una stella
La magnitudine apparente (m) di un corpo celeste è una misura
della sua luminosità così come vista da Terra.
La scala con cui sono misurate le magnitudini affonda le sue radici nella
pratica ellenistica di dividere le stelle visibili a occhio nudo in
sei magnitudini. Le stelle più luminose erano dette di prima magnitudine
(m = +1), quelle meno erano di seconda magnitudine, e così via fino
alla sesta magnitudine (m = +6), al limite della visione umana a occhio
nudo (senza un telescopio o altri aiuti ottici). Questo metodo
piuttosto rozzo di indicare la luminosità delle stelle fu reso popolare
da Tolomeo nel suo Almagesto, e si pensa che sia stato inventato
da Ipparco.
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Come misurare la luminosità di una stella
Nel 1856, Pogson formalizzò il sistema definendo una stella di prima magnitudine
come una stella che fosse 100 volte più luminosa di una stella di sesta magnitudine.
Perciò, una stella di prima magnitudine si trova a essere 2,5 volte più luminosa di
una stella di seconda, perché
5
100 = 2,5 𝑜𝑝𝑝𝑢𝑟𝑒 (2,5)5 = 100.
La scala è di tipo logaritmico-inversa, dove la differenza di magnitudine tra due
stelle è espressa dalla seguente relazione:
dove m1 e m2 sono le magnitudini di due stelle, I1 e I2 le loro rispettive intensità
luminose (energia irradiata al secondo).
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Come misurare la luminosità di una stella
Gli oggetti più deboli rivelati dal
telescopio spaziale Hubble (foto
a lato) hanno circa magnitudine
m = +30.
Con la scala moderna, la stella
più luminosa del cielo, Sirio, viene
ad assumere una magnitudine
negativa m = -1,5, mentre il
telescopio scolastico, sotto buoni
cieli, può arrivare a m = +17.
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Come misurare la luminosità di una stella
La magnitudine calcolata dalle immagini riprese al telescopio è una
MAGNITUDINE STRUMENTALE: dipende dal telescopio, dal cielo locale,
dai sensori usati….Per avere la corretta MAGNITUDINE APPARENTE di
una stella bisognerebbe conoscere in qualche modo la costante COST.
Per ottenere tale valore corretto, quello che si fa è confrontare la
magnitudine STRUMENTALE ottenuta dalle foto con quella di stelle note
che compaiono nella stessa immagine attraverso l’uso di opportune
cartine di riferimento o dei cataloghi contenuti in Vizier.
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Come misurare la luminosità di una stella
A fianco ad alcune stelle
è visibile un numero
che esprime la loro
magnitudine apparente
Queste cartine si trovano
in appositi siti web, come
l’A.A.V.S.O. In alternativa,
si possono usare i
cataloghi contenuti in
VIZIER
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…ma c’è un problema !
La magnitudine apparente di una stella è sicuramente utile per
misurare le variazioni di luminosità degli astri, ma NON ci dice nulla
sulla luminosità VERA dell’oggetto !!!! Bisogna conoscere la
DISTANZA.
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Dalla luminosità alla distanza delle stelle
f è il flusso luminoso, cioè la quantità
di energia che ogni secondo arriva
sulla superficie del sensore
La luminosità L è
l’energia totale
emessa dalla stella in
tutte le direzioni ogni
secondo
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Dalla luminosità alla distanza delle stelle
L è l’energia totale
emessa veramente dalla
stella. Il flusso f è
quanto arriva al
telescopio e il suo
valore dipende da d.
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Dalla luminosità alla distanza delle stelle
Definisco magnitudine ASSOLUTA di una stella la sua magnitudine
quando è posta ad una distanza convenzionale di 10 parsec (32,6 anni
luce).
Posto: 𝑚1 = 𝑀 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑒 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑒 𝑑1 = 10 𝑝𝑎𝑟𝑠𝑒𝑐,
la formula precedente diventa:
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La sequenza principale
Dalle nebulose si formano
le stelle per contrazione
gravitazionale…
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Il diagramma H-R: la sequenza principale
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Le classi spettrali
.
Le stelle possono essere
suddivise in CLASSI
SPETTRALI (O,B,A,F,G,K,M)
a seconda delle righe
presenti nel loro spettro. Tali
differenze dipendono dalla
temperatura T e, quindi, dal
colore della stella.
Per ricordarsi le classi spettrali:
«O, Be A Fine Girl, Kiss Me….»
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L’emissione a righe dei gas
Ad ogni riga
corrisponde una
determinata
frequenza della luce
Ad ogni riga
corrisponde un preciso
salto quantico
dell’elettrone, da un
orbitale atomico
all’altro
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L’analisi chimica delle stelle
Ogni elemento
chimico è
contraddistinto da
una serie precisa di
righe spettrali.
Dallo spettro, è
quindi possibile
risalire alla
composizione
chimica delle stelle
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Le velocità radiali e l’espansione dell’Universo
Dallo spostamento delle righe spettrali si può ottenere la
velocità di allontanamento (di avvicinamento) della stella.
In questo modo si è scoperta l’espansione dell’Universo…