Wstęp do astrofizyki I

Transkrypt

1 Wstęp do astrofizyki I Wykład 15 Tomasz Kwiatkowski Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Wydział Fizyki Instytut Obserwatorium Astronomiczne Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 1/17 Plan wykładu Pomiar średnic kątowych gwiazd metodą interferometrii Interferencja dwóch źródeł światła Średnica kątowa gwiazdy Interferometr gwiazdowy Michelsona Średnice kątowe gwiazd z zakryć przez Księżyc Interferencja światła na krawedzi Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 2/17

2 Rozmiary kątowe gwiazd Gwiazdy są na tyle daleko od Słońca, że ich rozmiary kątowe są bardzo małe Przykład: czerwony olbrzym Betelgeza w Orionie (α Ori) ma średnicę kątową zaledwie Najlepszy seeing zanotowany na Antarktydzie: Zdolność rozdzielcza HST: Wniosek: średnic kątowych gwiazd nie można na razie mierzyć w oparciu o ich obrazy w teleskopie Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 3/17 Pomiary interferometryczne Punktowe źródło światła daje obraz interferencyjny za dwiema szczelinami Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 4/17

3 Szczeliny w odległości d od siebie długość fali λ Za szczelinami powstaje obraz interferencyjny (prążki) Odległość kątowa od maksimum do minimum: θ = λ/2d Prążki interferencyjne Gwiazda1 Szczeliny Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 5/17 Dokładamy drugą gwiazdę w odległości kątowej α od pierwszej Szczeliny na linii równoległej do linii łączącej gwiazdy Jeśli α = λ/2d, wówczas prążki interferencyjne się wygaszą Gwiazda2 Prążki interferencyjne α Gwiazda1 Szczeliny Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 6/17

4 Szczeliny umieszczamy przed teleskopem, dokładamy filtr α wyznaczamy zmieniając odległość szczelin d obracając maskę ze szczeliniami; krótkie ekspozycje! Gwiazda2 Prążki interferencyjne α d Gwiazda1 Teleskop Filtr Szczeliny Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 7/17 Pomiar średnicy kątowej gwiazdy Tarczę gwiazdy dzielimy w myślach na dwie równe części Ich promieniowanie odpowiada 2 punktom świetlnym w odległości α Kąt α mierzymy tak, jak odległość dwóch gwiazd Nie trzeba obracać maski ze szczelinami Wynik trzeba skorygować na pociemnienie brzegowe α Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 8/17

5 Pociemnienie brzegowe tarczy Słońca Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 9/17 Obraz gwiazdy w interferometrze Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 10/17

6 Interferometr gwiazdowy Michelsona 1920 Michelson wykonuje pierwszy pomiar średnicy gwiazdy (Betelgeza) Używa interferometru na teleskopie 2.5 m w obserwatorium na Mt. Wilson Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 11/17 Kim był Michelson? Albert Abraham Michelson, ur. w rodzinie żydowskiej w 1852 w Strzelnie k. Mogilna (zabór pruski) w wieku 2 lat przenosi się z rodzicami do USA zasłynął m.in. z pomiaru prędkości światła swoim interferometrem (1907 r. Nagroda Nobla) w późniejszym okresie mierzył średnice gwiazd swoim interferometrem gwiazdowym uwaga: interferometr Michelsona interferometr gwiazdowy Michelsona Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 12/17

7 Średnice kątowe gwiazd z interferometru Michelsona pierwotnym interferometrem Michelsona zmierzono średnice 6 gwiazd stwierdzono zmiany średnicy α Ori wszystkie gwiazdy to jasne olbrzymy i nadolbrzymy Gwiazda Typ d δ widmowy [m] [ ] α Bootis K0 III α Tauri K5 III α Orionis M0 III α Herculis M8 III β Pegasi M2 II o Ceti M6e III α Scorpi M1 Ib Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 13/17 Średnice kątowe gwiazd z zakryć przez Księżyc Zakrycia przez ciemny brzeg Księżyca, gwiazdy w pobliżu ekliptyki Ruch własny Księżyca na niebie ok. 0. 5/s Jeśli średnica gwiazdy 1 mas, konieczna rozdzielczość czasowa 10 3 s Krótki czas ekspozycji jasna gwiazda + duży teleskop + fotometr fotoelektryczny Strumień zakrywanej gwiazdy nie zanika jednostajne: dyfrakcja na krawedzi Księżyca daje prążki interferencyjne Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 14/17

8 Obrazy dyfrakcyjne Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 15/17 Zmiana strumienia w czasie zakrycia Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 16/17

9 Przykładowe pomiary średnic z zakryć Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład 15 17/17