1 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Entfernungsmessung in der AstronomieEntfernungsmessung in der Astronomie
Anwendung und Darstellung der Methodik durch Auswertung von Originalbildern von Cepheiden und Supernovae Ia
Vanessa Rieger
Humboldt-Gymnasium Vaterstetten
Inhalt:1. Die „Entfernungsskala“2. Erläuterungen astronomischer Begriffe3. Entfernungsmessung durch Cepheiden4. Entfernungsmessung durch Supernovae Ia
2 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Die „Entfernungsskala“Die „Entfernungsskala“
1 pc = 3,26 Lj
3 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Scheinbare Helligkeit m Unter scheinbarer Helligkeit m versteht man die Helligkeit eines Sternes, mit der er auf der Erde erscheint.
m 1 m 2 2,5 lo g 10S 1S 2
Absolute Helligkeit M Die absolute Helligkeit M eines Sternes ist definiert als die scheinbare Helligkeit, die der Stern in der Einheitsentfernung d0 = 10 pc hätte.
m M 5 lo g 10d
10 pcEntfernungsmodul µ :
Definition der Helligkeitsskala:
Erläuterungen astronomischer BegriffeErläuterungen astronomischer Begriffe
Strahlungsstrom S [W/m²]
m [mag]
4 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Interstellare Extinktion A
= Absorption und Streuung des Lichts am interstellaren Staub
Schwächung der Lichtintensität
Stern erscheint schwächer
Entfernung des Sterns wirkt größer als in Wirklichkeit
Problem bei der Entfernungsbestimmung
Erläuterungen astronomischer BegriffeErläuterungen astronomischer Begriffe
m A M 5 lo g 10d
10 pc
5 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Cepheiden
= pulsierende Sterne:
Der Sternradius und damit verbunden die Temperatur und die Leuchtkraft schwanken mit regelmäßiger Periode.
Entfernungsmessung durch CepheidenEntfernungsmessung durch Cepheiden
Perioden-Leuchtkraft-Beziehung
6 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Eigene Bestimmung der Perioden-Leuchtkraft-BeziehungEigene Bestimmung der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung
Perioden - scheinbare Helligkeit - Bez iehung für die Große Magellansche Wolke
y = - 2,5478x + 17,158
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
0 0 ,5 1 1 ,5 2 2 ,5
log ( P [d ] )
sch
ein
bar
e H
elli
gke
it m
[m
ag]
anhand der Cepheiden der Großen Magellanschen Wolke
7 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Entfernungsmodul aus der Literatur für Große Magellansche Wolke :
Perioden – scheinbare Helligkeit – Beziehung:
Perioden-Leuchtkraft-Beziehung
Literatur:
Berechnung der Berechnung der Perioden-Leuchtkraft-BeziehungPerioden-Leuchtkraft-Beziehung
18,54
M V m V
M V 2,55 lo g 10 P 1,38
m V 2,55 lo g 10 P 17,16
M V 2,702 0,028 lo g 10 P 1,491 0,022
8 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Entfernungsbestimmung der Galaxie NGC 1637Entfernungsbestimmung der Galaxie NGC 1637
Eigene Bestimmung der Lichtkurve eines Cepheids aus den Bildern des Hubble Space Telescope
C hip 1
C hip 2
C hip 4
C hip 3 C epheid ID 163
R eferenzstern ID 49
9 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Chip 1Chip 1
C epheid ID 163
R eferenzstern ID 49
10 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Ausschnitt aus dem Bild u6fv1101m zeigt den Cepheid ID 163 am Maximum, 52. Tag
Ausschnitt aus dem Bild u6fv0902m zeigt den Cepheid ID 163 am Minimum, 40. Tag
Ausschnitte aus dem Chip 1: Cepheid ID 163Ausschnitte aus dem Chip 1: Cepheid ID 163
11 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Ausschnitt aus dem Bild u6fv0702m: Referenzstern ID 49
m ref 23,50 0,01 m ag
Ausschnitte aus dem Chip 1: Referenzstern ID 49Ausschnitte aus dem Chip 1: Referenzstern ID 49
12 Vanessa Rieger, 14. März 2007
m C 2,5 lo g 10I CI ref
m ref
2 3 ,8 0
2 4 ,0 0
2 4 ,2 0
2 4 ,4 0
2 4 ,6 0
2 4 ,8 0
2 5 ,0 0
2 5 ,2 0
2 5 ,4 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0
Tage [d]
sc
he
inb
are
He
llig
ke
it [
ma
g]
Eig e n eAu swe rtu n g
L ite ra tu r
33,6 Tage
24,19 m a g
25,28 m a g
Lichtkurve des Cepheids ID 163Lichtkurve des Cepheids ID 163
13 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Cepheid ID 163 der Galaxie NGC 1637Cepheid ID 163 der Galaxie NGC 1637
eingesetzt in Perioden-Leuchtkraft-Beziehung:
P 33,6 2 d
Literatur:
Interstellare Extinktion: A V 0,42 m ag
Periode:
mittlere scheinbare Helligkeit:
7,50 0,50 M pc d 15,8 8,0 M pc
d 26,99 10 6 Lj 8,28 M pc
M C 5,27 0,07 m ag
m C 24,74 m ag
m C M C A V 29,59 0,07
14 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Entfernungsmessung durch Entfernungsmessung durch SupernovaeSupernovae des Typs Ia des Typs Ia
= Helligkeitsausbruch eines Sterns
verursacht durch ein explosionsartiges Abstoßen des größten Teils der Sternmasse
Supernova
Supernovae Typ Ia sind „Standardkerzen“.
Lichtkurven der unterschiedlichen Typen von Supernovae
15 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Entfernungsbestimmung der Galaxie UGC 10743Entfernungsbestimmung der Galaxie UGC 10743
Supernova 2002er
SN 2002e rG alaxie U G C 10743
R e fe re nzste rn
16 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Lichtkurve der SN 2002erLichtkurve der SN 2002er
m SN 2,5 lo g 10I SN H
I ref Hm ref
SN 2002er
1 4 ,5
1 5
1 5 ,5
1 6
1 6 ,5
1 7
1 7 ,5
1 8
1 8 ,5
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
Tage [d]
sc
he
inb
are
He
llig
ke
it [
ma
g]
14,95
6,5
Lichtkurve: Literatur
Lichtkurve: Eigene A usw ertung
m ref 18,93 m ag
H = Hintergrundsintensität
17 Vanessa Rieger, 14. März 2007
m max 14,95 m agHelligkeitsmaximum nach ca. 6,5 Tagen:
Absolute Helligkeit der SN Ia (aus der Literatur):
m m ax M m ax A B
Interstellare Extinktion: A B 1,47 0,22
Literatur:
M max 19,49 0,07 m ag
d 128,00 10 6 Lj 39,26 M pc
d 123,94 10 6 Lj 38,02 M pc
Ergebnis für die Galaxie UGC 10743Ergebnis für die Galaxie UGC 10743
18 Vanessa Rieger, 14. März 2007
The Majestic Sombrero Galaxy
ENDEENDE
19 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Backup
20 Vanessa Rieger, 14. März 2007
Definition der Parsec
Erscheint, von einem Stern aus gesehen, die große Halbachse der Erdbahn (die astronomische Einheitslänge: 1 AE) unter einem Winkel von einer Bogensekunde, so hat er eine Entfernung von einem Parsec.
1 pc 2,063 10 5 AE 3,26 Lj 3,086 10 16 m
Erläuterungen astronomischer BegriffeErläuterungen astronomischer Begriffe
oft verwendete Einheit für astronomische Entfernungen