Proměnné hvězdy IIJak je pozorovat

Lukáš Král

O co nám jde• Cíl vizuálního pozorování proměnných hvězd: získat

průběh jasnosti hvězdy v čase – tzv. světelnou křivku• Z ní pak můžeme poznat spoustu věcí o hvězdě samotné, o

jejím chování a jeho příčinách (zákryty, pulzace, exploze, tvorba prachu, nestability, ...)

• Postup: pořizujeme odhady jasnosti hvězdy v určitých časových intervalech, výsledky pak vyneseme do grafu.

Dva různé přístupyZpůsob pozorování závisí na rychlosti, s jakou hvězda mění jasnost:

• Pomalé hvězdy– periody desítky až stovky dnů– jeden odhad za noc, dlouhodobé pozorování– miridy, polopravidelné a nepravidelné proměnné, novy, supernovy,

kataklyzmické proměnné, dlouhoperiodické zákrytové dvojhvězdy, ...• Rychlé hvězdy

– periody v řádu minut, hodin až dne– celá světelná křivka během jedné noci, dělá se jeden odhad za druhým

s určitými časovými odstupy– krátkoperiodické zákrytové dvojhvězdy, trpasličí cefeidy, ...

• Něco mezi (periody v řádu několika dnů)– např. cefeidy – několik odhadů za noc, fázové grafy

1. Jaké hvězdy si vybrat?Kritéria:• Časové možnosti pozorovatele ( rychlé × pomalé hvězdy)• Pozorování „jen tak pro radost“ × pořizování vědecky

cenných dat• Dostupnost mapky (dnes není velký problém – Internet)• Dostatečně velká amplituda změny jasnosti (> 0,5 mag)• Rychlé hvězdy, zvláště zákrytovky, vyžadují pečlivé

plánování (existuje vhodný software):– hvězda musí být po celou dobu dostatečně vysoko nad obzorem– zákryt musí celý proběhnout za dostatečné tmy– přednost by měly mít málo sledované hvězdy

2. Nalezení cíle

• Narozdíl od deep-sky, proměnka není nijak nápadná – pozor na záměnu s jinou hvězdou!

• Hledá se obvykle podle speciálních mapek o více stupních, ale stejným způsobem jako u deep-sky – „skákáním“z hvězdy na hvězdu

3. Jak se pozoruje?• Proměnku porovnáváme s okolními hvězdami, jejichž jasnost je stálá (tzv. srovnávací

hvězdy) – přejíždíme pohledem opakovaně z jedné hvězdy na druhou. Výsledek takového porovnání jasností zapisujeme pomocí tzv. Argelanderových stupňů:

AS Definice rozdílu jasností dvou porovnávaných hvězd Zápis

0Hvězda a se jeví stejně jasná jako hvězda b nebo sechvílemi zdá střídavě nepatrně slabší a nepatrně jasnějšínež hvězda b

a0b

1Při bedlivém pozorování se hvězda a jeví častěji jasnějšínebo stejně jasná jako hvězda b a jen vzácně se jevíhvězda b jasnější než hvězda a.

a1b

2 Hvězda a se jeví takřka vždy o málo jasnější než hvězdab. Jen zřídka se zdá, že se jejich jasnosti rovnají. a2b

3 Hvězda a se již na první pohled jeví jasnější než hvězda b. a3b4 Hvězda a je výrazně jasnější než hvězda b. a4b

• Jako první se vždy píše ta jasnější z obou hvězd!• Proměnná hvězda se vždy označuje písmenem v (variable – proměnná)

Jak provádět odhady• Určení jasnosti v daném okamžiku: porovnat proměnku s jednou

jasnější a s jednou slabší srovnávací hvězdou• Výsledek = 2 odhady, např. a3v, v2b. Zapíšou se zkráceně dohromady:

a3v2b• Pokud známe jasnosti srovnávacích hvězd, můžeme z odhadu rovnou

určit jasnost proměnné v:

qpabpav

a, b jsou jasnosti srovnávaček p, q jsou Argelanderovy stupně (odhad ve tvaru a p v q b)

• Příklad: máme odhad a3v2b, tzn. p = 3, q = 2, a víme, že a = 8,20 mag a b = 8,70 mag.Pomocí vzorečku tedy snadno zjistíme, že proměnka měla:v = 8,2 + 3.(8,7 – 8,2)/(2 + 3) = 8,50 mag(zaokrouhlujeme na 2 desetinná místa)

A to je vše, přátelé. Je to tak jednoduché...

... jen je třeba si dát pozor na pár věcí ...

• Dívat se na obě hvězdy stejným způsobem (nad ně, vedle nich, ...) – různá citlivost sítnice v různých místech oka = největší zdroj chyb!!

• Používat srovnávací hvězdy o jasnosti co nejbližší k jasnosti proměnky – oko neumí dobře porovnat velký rozdíl jasností (> 0,5 mag)

• Neodhadovat příliš jasné ani příliš slabé hvězdy, pak je odhad velmi nepřesný. Ideální je pozorovat hvězdy o jasnosti 1 až 4 mag nad MHV dalekohledu

• Těžko se srovnávají dvě hvězdy těsně u sebe nebo naopak příliš vzdálené

• Barevná chyba (Purkyňův jev) – rozdíl v barevné citlivosti tyčinek a čípků. U jasných hvězd začíná oko vnímat pomocí čípků => posun citlivosti oka k červené barvě. To působí potíže u červených hvězd – rozdíly mezi pozorovateli, výsledek závisí na velikosti použitého dalekohledu. Před začátkem pozorování je nutná dobrá adaptace na tmu!

... a hlavně nic předem neočekávat!• Předpojatost pozorovatele = jeden z největších problémů

vizuálního pozorování.

Je tedy třeba:• neznat předem očekávanou jasnost hvězdy nebo přesný

okamžik minima• zásadně si nesdělovat dojmy s okolními pozorovateli• vždy zaznamenávat jen to, co vidím, a ne to, co bych chtěl

vidět, i když to třeba v danou chvíli vypadá jako nesmysl

• Lepší je žádné pozorování než pozorování vědomě ovlivněné či dokonce vymyšlené!

4. Zákrytové dvojhvězdy aneb Vše za jednu noc

• Zajímá nás pouze okamžik, kdy nastává střed zákrytu – tzv. minimum jasnosti (anglicky mid-eclipse), nikoli konkrétní jasnosti v magnitudách

• Nepotřebujeme znát magnitudy srovnávacích hvězd, z odhadů vypočítáme subjektivní veličinu zvanou slabost (v Argelanderových stupních)

• Intervaly mezi odhady volíme jako dvacetinu až třicetinu doby trvání zákrytu D (obvykle 5 – 15 minut; D zjistíme z katalogu nebo mapky)

• Průběh pozorování:– vyhledáme hvězdu podle mapky, zapíšeme si použitý přístroj a podmínky– děláme odhady v určitých intervalech, zapisujeme si odhady ve tvaru

a p v q b spolu s přesným časem – vždy v UT!!(UT = SEČ – 1 h = SELČ – 2 h)

– zaznamenáváme změny podmínek (mraky, východ Měsíce, rosení objektivu)– pozorování ukončíme, když se hvězda přestane měnit (až vystoupá zpět z

minima do maxima, nebo alespoň na stejnou jasnost jako na začátku pozorování)

Jak odhadovat zákrytovku

• Proměnnou porovnáváme vždy se dvěma srovnávačkami s nejpodobnějšími jasnostmi (nejbližší jasnější, nejbližší slabší)

• Jasnost srovnávaček většinou klesá s písmenem abecedy(a je nejjasnější, b o něco slabší atd.)

• Základní pravidlo: mezi každými dvěma použitými srovnávačkami musíme mít alespoň jeden odhad!!!To znamená, že nelze mít pouze odhady např. mezi a a b a pak až mezi c a d (pak pozorování nelze zpracovat!)

Zpracování pozorování zákrytovky

• Dříve ruční výpočet podle uvedeného vzorečku• Dnes naťukáme odhady do počítače, program sám sestrojí

světelnou křivku• Software: např. program Protokoly (http://var.astro.cz/brno)• Určení okamžiku minima: metoda zrcadlového obrazu –

hledáme co nejlepší shodu mezi původní a zrcadlově převrácenou křivkou

• Výsledek – protokol obsahující údaje o pozorování, odhady a určený okamžik minima

• Pozorování shromažďuje společnost pozorovatelů B.R.N.O. na brněnské hvězdárně (dr. Zejda)

Co lze vyčíst z okamžiku minima?

• O–C (Observed – Calculated) menší než asi 1/4 hodiny => nic zajímavého se nestalo, hvězda se řídila předpovědí

• O–C větší =>– hrubá chyba při pozorování nebo zpracování– nebo chyba v předpovědi minima– nebo hvězda změnila své fyzikální parametry (tzn.

katalogové údaje už neplatí) – nejzajímavější případ – přistihli jsme hvězdu při činu! Obvykle to znamená přetékání hmoty z jedné hvězdy na druhou.

Pro pokročilé

• Jiné způsoby fotometrie proměnných hvězd (přesnější)– fotografické metody– fotoelektrický fotometr– CCD kamery – dnes nejběžnější způsob fotometrie mezi

profesionály• Stejná metoda jako při vizuálním pozorování (porovnání se

srovnávačkou), jen místo oka použit přesnější detektor, obvykle vybavený barevnými filtry (UBVRI)

• Nutno zvládnout ovládání techniky a softwaru pro zpracování, snadno vzniká chyba => nutná pečlivost

Proměnářské organizace v ČR

• B.R.N.O. (Brno Regional Network of Observers)– pozorovatelé zákrytových proměnných (i CCD), sekce ČAS– zpravodaj Perseus, katalog BRKA a mapky, shromažďují a publikují

okamžiky minim, organizují podzimní konference (účastní se profesionálové i amatéři)

– http://var.astro.cz/

• MEDÚZA – pozorovatelé fyzických proměnných hvězd, v rámci B.R.N.O.– katalog MEKA a mapky– shromažďují odhady– setkání členů– http://www.meduza.info/

Proměnářské organizace a projekty ve světě

• AAVSO (American Association of Variable Stars Observers)– největší proměnářská organizace (americká, ale přispívají pozorovatelé z

celého světa), nejvíce odhadů v databázi, ale je problém je získat– http://www.aavso.org/

• VSNET (Variable Stars Network)– e-mailové konference (nové objevy, rychlé zprávy od pozorovatelů, výzvy

k pozorování; mnoho tématických skupin)– výhoda – rychlá komunikace amatérů s profesionály– http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/vsnet/

• Mnoho dalších národních organizací:– AFOEV – Francie– BAV – Německo– BAA VSS – Velká Británie– RASNZ – Nový Zéland– VSOLJ – Japonsko

Vědecký význam vizuálních pozorování

• Donedávna (2002) bylo málo CCD pozorovatelů a mnoho proměnných hvězd => odborný význam vizuálních odhadů

• Dnes (2004) – rozmach automatických dalekohledů – přesná fotometrie pro všechny jasnější hvězdy téměř každou noc=> upadá význam vizuálních pozorovatelů

• Poslední možnosti:– simultánní pozorování s CCD kvůli vzájemné kalibraci– monitorování slabých hvězd se vzácnými zjasněními (kataklyzmické)

• => pozorujte jen tak pro radost, nebo se naučte ovládat CCD• pokud se chcete zapojit do skutečné vědy, učte se fyziku a

matematiku a běžte studovat na přírodovědnou nebo technickou VŠ, otevře se vám daleko víc možností

THE END