Bessel, Chandra a další

1. Bessel, Chandra a další Dvě století objevů Adéla Kawka Astronomický ústav AV ČR

3. Vlastnosti bílých trpasliků • Velmi kompaktní objekty – 106 – 109 g cm-3.

4. Sirius • Nejjasnějsí hvězda na obloze (V = -1.5) • V souhvězdí Velkého psa • Vzdálenost = 2.63 pc (8.7 světelných let) • Modro-bílá v barvě

5. Friedrich Wilhem Bessel • Německý matematik a astronom. • 22.7.1784 – 17.3.1846 • Vypočítal dráhu Halleyovy komety (1804). • Ředitel observatoře v Königsbergu od roku 1813. • Byl první astronom (1838) který změřil paralaxu hvězdy (61 Cygni) a vypočítal jeji vzdálenost. • Napozoroval všechny hvězdy do 9 magnitudy mezi deklinací -15 a +45. • Friedrich Bessel je zakladatel moderní astronomie.

6. Sirius • Friedrich W. Bessel pozoroval Sirius mezi 1834 a 1844, kombinací s pozorovaní od roku 1755 si všimnul že Sirius osciluje okolo své dráhy. • Sirius B byl nejdřív považován za temného průvodce, v roce 1862 ho Alvan G. Clarke poprvé pozoroval.

7. Procyon Friedrich Bessel si dále všimnul, že Procyon také osciluje kolem své dráhy. Arthur Auwers vypočítal první periodu Procyona (1861) – 39.972 let. Vzdálenost = 3.5 pc (11.4 světelných let). John M. Schaeberle poprvé viděl Procyon B v roce 1896.

8. Sirius a Procyon • Sirius A: • V = -1.5 • Spektrální typ = A0 • Hmotnost = 2.3 M • Sirius B: • V = 8.0 • Hmotnost = 1.0 M • Perioda: 50 let • Současné parametry (A/B): • Hmotnost = 2.15/1.02 M • Spektralní typ = A1V/DA • Procyon A: • V = 0.3 • Spektrální typ: F5 • Hmotnost = 1.24 M • Procyon B: • V = 10.7 • Hmotnost = 0.39 M • Perioda: 40 let • Současné parametry (A/B): • Hmotnost = 1.42/0.62 M • Spektralní typ = F5IV/DQZ

9. Hertzsprungův-Russellův diagram

10. EjnarHertzsprung • Dánský astronom • 8.10.1873 – 21.10.1967 • První hlavní výsledek - existence trpaslíků a obrů. • Dálší výsledek - existence vztahu mezi spetrální třídou, teplotou hvězdy a jasností hvězdy. • Objevyl metodu meření vzdáleností s pomocí Cefeid. • V roce 1914 změřil vzdálenost k Velkému Magellanovýmu oblaku.

11. Henry Norris Russell • Americký astronom • 25.10.1877 – 18.2.1957 • Použil atomovou fyziku v analýze hvězd. • Fyzikální stav, chemické složení hvězdných atmosfér. • Ředitel Observatoře v Princetonu (1912 – 1947). • Russell-Saunders coupling • Několik jeho studentů se stalo významnými astronomy.

12. 40 Eridani B • První spektrum bílého trpaslíka bylo pořízené jako součast Henry Draper katalogu. • Hvězda byla klasifikovaná spektralním typem ´´A´´ ale Henry Norris Russell namítal že typ spektra je nejistý. • V roce 1914 Walter S. Adams si také všimnul jeji odlišnost a klasifikoval 40 Eridani B “A0”. • Ejnar Hertzsprung popsal odlišnost 40 Eridani B ve svém diagramu.

13. Sirius B • První spektrum Siria B bylo pořízené v roce 1914 Walterem S. Adamsem na Mt Wilson Observatoři. • 60” dalekohled • Spektrum podobné Sirius A • Získal druhé spektrum v roce 1925 • 100 ” dalekohled • Spektralní třída je asi F0 • Změřil gravitační rudý posuv s spektrum: v = 21 km/s. • Arthur S. Eddington předpoveděl v=20 km/s (1924). • Eddingtonův výpočet předpokládal tehdejší znalost struktury hvězd.

14. Arthur S. Eddingon • Britský astronom • 28.12.1882 – 22.11.1944 • Ředitel Cambridge Observatory od roku 1914. • Aktivně se vyhýbal službě v první světové válce. • Začal se zajímat o relativitu v roce 1915. • V roce 1919 vedl expedici na ostrov Principe, západní Afrika. • Změřit ohnutí světla blízko slunce během zatmění slunce. • Objevil vztah mezi hmotností a svítivosti hvězdy. • Vysvětlil pulsace Cefeid.

15. Vlastní pohyb • V roce 1917 Adriaan van Maanen objevil bílého trpaslíka VM2 s využitím vlastního pohybu. • υ = 3” za rok • Spektrum pořízené ve stejném roce ukázalo, že hvězda je asi spektrální třídy F0.

16. Vlastní pohyb • V roce 1923 byli známi stále pouze 4 bílí trpaslíci. • 3 měli spektra (40 Eri B, Sirius B a VM2). • Spektrum Procyona B bylo získáno až v roce 1996 pomocí Hubble Space Telescope. • Willem J. Luyten ukázal, že vlastní pohyb hvězd se může použít jako indikátor vzdálenosti.

17. Willem Jacob Luyten • Holandský astronom • 7.3.1899 – 21.11.1994 • První PhD student E. Hertzsprunga. • Po dokončení své PhD, začal pracovat v USA. • Změřil vlastní pohyb přes 200 000 hvězd. • Zájímal se o běžné blízké hvězdy. • Použil vlastní pohyb jako zastupce vzdálenosti. • Sestrojil luminositní funkci slabších hvězd.

18. Vlastní pohyb • Bertil Lindblad si všimnul, že čáry vodíku v 40 Eri B jsou širší než v normální A hvězdě. • van Maanen 1166 je hvězda v H Persei, která kvůli vlastnímu pohybu byla vybrána jako pravděpodobný bílý trpaslík v roce 1930. • Spektrum získané (Yngvem Ohmanem) v roce 1931 potrvdilo že van Maanen 1166 je bílý trpaslík.

19. Degenerační tlak • Ralph Fowler v roce 1926 poprvé použil Fermiho-Diracovu statistiku a ukázal, že bílí trpaslíci jsou udržováni tlakem degenerovaného plynu. • Pauliho vylučovací princip • V jednom stavu nemohou být 2 elektrony které mají stejná kvantová čísla.

20. Sirius B • V roce 1931 Chandrasekhar ukázal že bílí trpaslíci mají maximální hmotnost. • V roce 1935 S. Chandrasekhar presentoval svou teorii, v níž ukázal, že existuje maximální hmotnost pro bílé trpaslíky. • Přidal relativitu do svého vypočtu.

21. Chandrasekharova mez

22. Sirius B • Chandrasekharova teorie předpovída rudý posuv, vg = 78 km/s (1 M, 0.008 R). • V roce 1971, J.L Greenstein, O.B. Oke a H.L. Shipman změřili v=89±16 km/s. • Poslední měření použilo HST: 80±5 km/s. • T = 25 000 K • M = 1.02 M

23. Objevy • V roce 1941 bylo známo stále jenom 38 bílých trpaslíků. • Existuje několik přehlídek, které využily vlastní pohyb a barvy hvězd: • W.J. Luyten • Lowell Proper Motion Survey (Giclas, Thomas a Burnham)

24. Objevy • Bílí trpaslící byli objeveni v přehlídkách které hledaly modré objekty. • Hodně horkých bílých trpaslíků jasných v ultrafialové oblasti bylo objeveno s: • International Ultraviolet Explorer • Extreme Ultraviolet Explorer • Roentgen Satellite (ROSAT)

25. Velké přehlídky • Sloan Digital Sky Survey • Fotometrie v 5 pásmech • 357 milionů objektů • Pozorování do 22 magnitudy • Spektroskopie • 1.6 milionu spekter • 2.5 m dalekohled v Novém Mexiku

26. Spektrální klasifikace • DA – vodíkové čáry (H)

27. Spektrální klasifikace • DO – Heliové čáry (HeII) • DB – Heliové čáry (HeI)

28. Spektrální klasifikace • DC – spektrum bez čar • Atmosféra je heliová

29. Spektrální klasifikace • DQ – čáry/pásma uhlíku

30. Spektrální klasifikace • DZ – težší prvky než helium

31. Magnetiční bílí trpaslíci ~20% bílých trpaslíků má magnetické pole (+ 1 kG – 1000 MG)

32. Analýza bílých trpaslíků • První výpočty modelů atmosfér hvězd byly v ~ 1960. • Modely atmosfér

35. Vývoj - chlazení • Neprobíhají jaderné reakce. • Bílí trpaslíci chladnou a uvolňují tepelné záření. • 100 000 K – 3000 K během 10 milliard let.

36. Počáteční-koncová hmotnost

37. Stáří galaxie • Bílí trpaslíci s větší hmotností chladnou pomaleji. (Fontaine et al. 2001)

38. Dvojhvězdné systémy • Velké procento bílých trpaslíků existuje v dvojhvězdných systémech. • Visualní • Astrometrické • Společný vlastní pohyb

39. Dvojhvězdné systémy • Spektroskopické • Těsné • Oddělené: po fázi společné obálky

40. Dvojhvězdné systémy • Kataklyzmické proměnné hvězdy • Novy • Trpasličí novy • Polar

41. Jak znečistit atmosféru? • Mezihvězdná hmota • Planetky • Planetární trosky • Dvojhvězdy

42. Supernova typu Ia

43. Budoucnost • Gaia (2012) • Přesné paralexy pro 1 milliard hvězd (do V ~ 20) v naší Galaxii • Fotometrie a spektroskopie • Zmeři radialní rychlosti • Velké přehlídky • SkyMapper (jižní obloha) • WISE – Wide Field Infrared Survey • LSST – Large Synoptic Survey Telescope