Vladimír Štefl Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Astrofyzika VI. cvičení Pohyby hvězd, rozlišovací schopnost dalekohledů + Pohyby hvězd - hvězdný katalog v Almagestu • Sedmá a osmá kniha Almagestu obsahují katalog více než jednoho tisíce hvězd sestavený Ptolemaiem, z nichž polohy přibližně 850 hvězd byly s velkou pravděpodobností přebrány z katalogu Hipparcha. • Celkový počet objektů v katalogu je nejčastěji uváděn 1 028, jsou rozděleny do čtyřiceti osmi souhvězdí, dále rozčleněných do dvaceti jedna severních souhvězdí (332 hvězd), dvanácti zvířetníkových souhvězdí (290 hvězd) a patnácti jižních souhvězdí (298 hvězd). Rovněž je v katalogu skupina hvězd neuvedených v žádném souhvězdí (108 hvězd). • V katalogu uvedeno 1 020 hvězd, cca 20 hvězd je neidentifikovatelných. http://astro.isi.edu/reference/almagest.html • Původ Ptolemaiova katalogu hvězd • Nesoulad mezi ekliptikální délkou a dobou sestavení katalogu, což zjistil již AL – SÚFÍ (903 – 986) a další, v ekliptikálních délkách hvězd chyba 1 o, jestliže připustíme dobu vzniku katalogu v r. 138 n. l. Jaké je stáří katalogu a kdo ho vytvořil? • Jsou v něm zachyceny polohy hvězd v době jeho sestavení. Hvězdy mění svoji polohu na obloze, jde o vlastní pohyb µ. U hvězd pozorovatelných pouhým okem je typická hodnota vlastního pohybu µ přibližně 20 “ za století. Hvězdy od Ptolemaiovy doby přemístily na světové sféře o 400 “, přibližně o 1/10 stupně, což je měřitelné. Analýza Ptolemaiova katalogu • U všech vybraných hvězd byly ze současných ekliptikálních souřadnic propočítány zpětně jejich změny v čase. Pro výpočty byl zvolen rok sestavení Hipparchova katalogu 127 př. n. l. a Ptolemaiova katalogu 138 n. l. • • • Metoda analýzy vlastních pohybů hvězd vymezila časový interval vzniku katalogu na druhé století před n. l. kdy žil Hipparchos. Přesnost metody je odhadována na ± 40 roků, viz porovnání s katalogy, jejich datum vzniku známe, • katalog Tychona Braha - 1598, katalog Ulugh Bega 1437. Pohyby hvězd Sírius A.jpg O hvězdu jaké populace jde? O hvězdu jaké populace jde? Tangenciální rychlost Barnard posun.jpg Barnardova hvězda Barnardstar2006.jpg Celková rychlost hvězd O hvězdu jaké populace jde? Koperník studia v Polsku a Itálii Krakov: 1491 – 1495 Alfonsinské tabulky Bologna, Řím: 1496 – 1501 D. M. Novara – pozorování zákrytu Aldebarana Měsícem 9. března 1497 , konjunkce Saturnu s Měsícem, kritika Ptolemaiovy teorie pohybu Měsíce Padova, Ferrara: 1501 - 1503 licenciát lékařství, doktor kanonického práva Moon-Gib.jpg aldebaran-moon-4-10-2016-Fernando-Roquel-Torres-Caguas-Puerto-Rico-e1460334657899.jpg Kapteynova hvězda r = 3.92 pc M1 V T = 3570 K 0,28 Ms 0.29 Rs Vr = + 291,1 km/s nejbližší hvězda z hala Galaxie populace II Kapteyns-stern.jpg kapteyns-star-.gif Rozlišovací schopnost dalekohledů ALMA.jpg 66 teleskopů Rozlišovací schopnost dalekohledů HST-SM4.jpeg telescope--palomar-newport-beach.jpg Rozlišovací schopnost dalekohledů Arecibo.jpg 100_inch_Hooker_Telescope_900_px.jpg Arecibo v provozu a nyní Arecibo.jpg Rozlišovací schopnost dalekohledů Alpha_Centauri_relative_sizes.svg.png Alpha,_Beta_and_Proxima_Centauri_(1).jpg Rozlišovací schopnost dalekohledů 800px-SN1998aq_max_spectra.svg.png K Rozlišovací schopnost dalekohledů Mouths_of_amazon_geocover_1990.png Adaptivní optika Adaptivní optika Rozlišovací schopnost – srovnání Spektroskopické dvojhvězdy Hvězda – Jupiter jupiter-sun.en.png barycenter.en.png Úlohy 13.3, 13.4. 13.5, 13. 9, 13.11, 13.15, 13.17, 13.19 Exoplanety + Michel Mayor Exoplanety 51Peg.jpg Exoplaneta u hvězdy Fomalhaut – rybí tlama fomalhaut_hst_planet snímek po 21 měsících 3 MJ, a = 119 AU, T = 870 roků Exoplaneta Fomalhaut b Planeta Fomalhaut b obíhá kolem hvězdy Fomalhaut a, r = 7,66 pc. Hvězda: 2,1 MS, poloměru 1,8 RS, povrchová teplota 8 700 K. Planeta obíhá po dráze s a = 115 au, dráhová rovina shodná s rovinou oblohy. Určete oběžnou dobu planety T v rocích. HST snímkování planety v letech 2004 a 2006. Jakou vzdálenost urazila planeta mezi oběma snímky? Řešení: úhlová vzdálenost mezi hvězdou Fomalhaut a a planetou Fomalhaut b je III. Keplerův zákon v přesném tvaru Porovnáním soustavy Fomalhaut a – b se soustavou Slunce – Země obdržíme Velikost velké poloosy v au, oběžná doby v rocích obdržíme Po dosazení . Při zjednodušení - kruhová oběžná dráha planety je 2πaFb. Za dva roky činí uražená dráha planetou První objevené extrasolární systémy figure-II-14 Extrasolární systém 55 Can 55Can_cook 55cancri Metody detekce exoplanet planet-figure Fotometrické studium exoplanet Transitlarge Fotometrie přechodu exoplanety - okrajové ztemnění, planetární atmosféra Světelné křivky přechodů exoplanety HD 209458b Studium spektra HD 209458 - G0 V, r = 47 pc 1,1 MS, 1,1 RS teoretické modely Seager S., Sasselov D. D.: Astrophys. J. 537, 916, 2000 → předpověd prohloubení čar při zákrytu pozorování Charbonneau D. T., aj.: Astrophys. J. 568, 377, 2002 → observační potvrzení Důkaz atmosféry exoplanety HD 209458b 385_3 a = 6,7 mil.km Studium atmosféry exoplanety HD 209458b Nature 422, 143, 2003 Studium spektra HD 209458 čáry Lα – STIS, mřížka G140M Změny v absorpci v modré a částečně červené oblasti, mezi (-130 + 100) km.s-1 , λ1 = 1 215,15 Å λ2 = 1 216,10 Å pokles intenzity Lα při přechodu 15 ± 4 %, pokles necitlivý k λ2 model - pozorování → asymetrický únik vodíku - ohon z atmosféry planety, výpočet min. únikového toku ~ 107 kg.s-1 Spektrum exoplanety HD 209 458b Balmerův skok - ,,horký“ vodík Atmosféra exoplanety je ohřívána (a = 6,7 mil. km) hvězdou, rozepíná se, z horní vrstvy uniká vodík odečtení spekter hvězdy a při tranzitu = spektrum exoplanety → Balmerův skok BalmerJump Struktura atmosféry exoplanety HD 209458b hd209458b Spektroskopické studium exoplanet rhocrborbit Extrasolární soustavy NGC 104, 47 Tuc, r = 4,7 kpc stáří 11 miliard, Fe/H ↓, středová hustota 1,5.105 pc-3 HST47Tuc platí M[٭], R[٭], Porb …dny, τ… hod, M[٭] = 0,81,R[٭] = 0,92 , Porb = 3,8 dne, τ = 2,2 hod HST WFPC2, 8,3 dne předpoklad: 17 planet Extrasolární soustavy Nenalezení extrasolárních planet v NGC 104 fotometricky pozorováno 34 000 hvězd, nalezeno 75 proměnných hvězd, negativní výsledek u planet, Vysvětlení: •planety se vůbec neformovaly nebo velmi zřídka •planety byly ,,roztrhány“ mateřskými hvězdami Příčina: nízký obsahem kovů respektive fotovypařování protoplanetárních disků ?! Úlohy 13.3, 13.4. 13.5, 13. 9, 13.11, 13.15, 13.17, 13.19