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
