Алмалинского района г. Алматы

Алмалинского района г. Алматы

Городские научные соревнования по общеобразовательным предметам

РНПЦ «ДАРЫН»

 

Направление: “Научно технический прогресс как ключевое звено экономического роста”

Секция: Науки о Земле и космосе

НАУЧНЫЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Абсолютизация распределения энергии в спектрах В9-А0-звезд по фотометрическим данным»

 

Кокпанбаев Бексултан, Тұрдалеев Азамат Фараби

11класс

 

Научный руководитель: учитель физики Биғараева Г. Ж.

Научный консультант: к. ф.- м. н. Терещенко В. М.

 

 

г. Алматы, 2016 г.

Содержание

Введение. Роль стандартов в астрономических наблюдениях…………3

Глава 1. Звезды - гигантские самосветящиеся шары………….………..4

1.1 Как образуются звезды и почему они светятся……………………...4

 

1.2 Основные физические параметры звезд..…………………………....8

 

1.3 Видимые звездные величины и фотометрические системы……….9

Глава 2. Распределение энергии в спектрах звезд.……………………..11

2.1 Законы излучения абсолютно черного тела… ……………………..11

2.2 Методы исследования абсолютного распределения энергии в спектрах звезд……………………………………………………………..13

2.3 Межзвездное поглощение излучения звезд…………………………14

Глава 3. Методика и результаты абсолютизации…. …………………...17

3.1 Алгоритм абсолютизации по звездной величине V………………...17

3.2 Нормированные кривые нормальных распределений энергии в спектрах звезд A0V и межзвездного поглощения……………………..18

3.3 Выборка звезд и их характеристики…………………………………19

3.4 Внеатмосферное распределение энергии в спектрах избранных звезд……..…………………………………………………………………20

Заключение………………………………………………………………..24

Литература..……………………………………………………………….25

 

Глава 1. Звезды - гигантские самосветящиеся шары

Глава 2.Распределение энергии в спектрах звезд

Глава 3. Методика и результаты абсолютизации

Нормированные кривые нормальных распределений энергии в спектрах звезд A0V и межзвездного поглощения

Нормальными кривыми распределения энергии в спектрах звезд

называются кривые, полученные простым усреднением кривых относительного распределения для непокрасневших звезд определенного спектрального класса. Относительные кривые нормированы в избранной длине волны. Как правило, это эффективная длина волны полосы V, равная 5556А. Для этой длины волны значение кривых относительного распределения принимается за единицу, а значения для всех остальных длин волн получаются путем деления соответствующих отсчетов на значение в избранной длине волны. Имеется несколько вариантов относительного распределения[9,10], мы предпочли работу [10]. Так как в ней нормировка сделана в длине волны 5475А, то данные пришлось перенормировать на стандартную длину волны 5556А. Ниже приводим относительное распределение энергии для звезд спектрального класса A0V.

Таблица 1.

l	e(l)	k(l)	l	e(l)	k(l)	l	e(l)	k(l)
	1,058	0.2069		1,597	0.3176		0,700	0.4441
	1,033	0.2112		1,519	0.3212		0,676	0.4476
	1,020	0.2152		1,343	0.3255		0,662	0.4509
	0,993	0.2190		1,149	0.3306		0,650	0.4542
	0,980	0.2226		1,385	0.3359		0,638	0.4575
	0,975	0.2260		1,360	0.3410		0,622	0.4608
	0,968	0.2296		1,317	0.3460		0,581	0.4641
	0,973	0.2335		1,283	0.3509		0,513	0.4673
	1,060	0.2378		1,249	0.3562		0,582	0.4708
	1,345	0.2419		1,208	0.3616		0,574	0.4740
	1,693	0.2458		1,175	0.3668		0,600	0.4774
	1,988	0.2496		1,147	0.3718		0,549	0.4806
	2,132	0.2532		1,116	0.3772		0,541	0.4840
	1,760	0.2564		1,092	0.3821		0,525	0.4875
	2,468	0.2592		1,069	0.3869		0,521	0.4909
	2,094	0.2624		1,041	0.3920		0,505	0.4941
	1,982	0.2660		1,014	0.3961		0,501	0.4975
	2,099	0.2693		0,992	0.4000		0,489	0.5010
	1,982	0.2725		0,963	0.4042		0,477	0.5042
	2,099	0.2760		0,932	0.4082		0,467	0.5072
	2,215	0.2796		0,911	0.4117		0,459	0.5105
	2,116	0.2835		0,884	0.4150		0,450	0.5139
	1,609	0.2876		0,865	0.4182		0,443	0.5169
	1,835	0.2918		0,841	0.4214		0,432	0.5200
	1,912	0.2957		0,816	0.4242		0,427	0.5228
	1,852	0.2996		0,790	0.4274		0,416	0.5260
	1,793	0.3040		0,768	0.4305		0,406	0.5282
	1,757	0.3081		0,751	0.4339		0,392	0.5321
	1,698	0.3115		0,735	0.4373
	1,650	0.3145		0,714	0.4405

В таблице также приведены нормированные значения коэффициентов кривой межзвездного поглощенияk(l). Данные взяты из работы И. Суджюса [11]. По сути k(l) есть коэффициент прозрачности межзвездной среды, рассчитанный на единичную оптическую массу. В нашем случае это значение Av, которое вычисляется по формуле (16).

Выборка звезд и их характеристики

Для работы мы выбрали 8 звезд спектрального класса A0V,

находящихся в северном полушарии и имеющих прямое восхождение от 0 до 6 часов. Список и характеристики звезд приведены в таблице 2.Для одной из звезд (HD17243) имеются данные о с.р.э., полученные из наблюдений.

Таблица 2

Список исследованных звезд и их характеристики

№	HD, BD	a2000	d2000	V	B-V	p, mas
		01^h48^m49^s	60º 26¢45²	9.^m52	+0.^m23	-
		01 58 48	57 16 55	9. 00	+0.15	-
	17243*	0306 15	85 51 49	8.78	+0.07
		02 59 16	01 14 40	8.63	+0.03
		03 45 48	32 00 58	9.88	+0.37	-
		05 29 01	00 18 26	8.91	+0.06
		05 46 25	31 54 09	9.81	+0.12	-
		06 02 55	22 58 18	9.68	+0.08	-

*- звезда есть в каталоге [7]

ЗдесьHD - номер звезды по каталогу HD;a₂₀₀₀и d₂₀₀₀ - координаты на2000 год,V- видимая звездная величина звезды, B-V - показатели цвета, p - годичный параллакс. Выборка звезд и их характеристики взяты из базы астрономических данных SIMBAD. Так как для звезд спектрального класса A0V нормальные показатели цвета равны нулю, то приводимые для них B-V численно совпадают с избытком цвета.

Заключение

Тему проекта нам порекомендовали сотрудники АФИФ во время экскурсии нашего класса на обсерваторию. Во введении приведены аргументы о научной целесообразности данной темы. Проблема создания спектрофотометрических стандартов еще долгое время будет актуальной. Со временем вводятся в эксплуатацию все более крупные телескопы. Соответственно растет их проницающая сила. Для более слабых объектов требуются более слабые стандарты. Стандарты должны быть как можно точнее и надежнее, иметь более высокое спектральное разрешение, охватывать все более широкую спектральную область. К тому же, их должно быть много, что повышает как точность наблюдений, так и их производительность.

Мы решили дополнить список спектрофотометрических стандартов. Обычно их создают с помощью наблюдений путем привязки избранных в качестве стандартов звезд к ранее исследованным. Это метод относительной спектрофотометрии. Данный метод очень трудоемкий. К тому же, он требует исключительно чистых ночей. Однако, основная проблема при их создании - это невозможность наблюдать с имеющейся аппаратурой слабые звезды. Поэтому мы пошли по другому пути - вычислительному. Для этого нужны данные о спектральных классах звезд - кандидатов в стандарты, фотометрические данные и нормальные спектральные распределения энергии для звезд данного спектрального класса. Эти данные были собраны из различных каталогов и статей. Нами освоен и внедрен данный метод абсолютизации. В качестве стандартов были выбраны8 звезд 8-10 величины, имеющих спектральный класс А0V. Для звезды HD23009 распределение было получено ранее с помощью наблюдений. Мы сравнили наши вычисленные данные с имеющимися. Тем самым мы проверили использованную нами методику. Сравнение показало, что вычислительный метод дает удовлетворительные результаты. Различия данных между полученными из наблюдений и из вычислений составляют не более 5%, что является приемлемым для многих задач.

Данный метод можно использовать также для звезд других спектральных классов, но алгоритм для них будет более сложным. В целом поставленная в проекте задача выполнена, результаты доведены до числа. Полученные данные можно использовать при стандартизации спектрофотометрических наблюдений галактик, звезд, планет, астероидов и комет.

В заключение отметим, что впервых двух главах проекта кратко рассмотрены некоторые вопросы, относящиеся к физике и эволюции звезд и межзвездной среды, а также методы абсолютной и относительной спектрофотометрии. Их можно использовать в качестве пособия по астрономии.

 

Литература

1. Боярчук А.А., Шустов Б.М. Возможности ультрафиолетовой обсерватории «Спектр-УФ» и принципы организации наблюдений / В сборнике «Ультрафиолетовая Вселенная», М. «ГЕОС», 2001 -220с.

2. Терещенко В.М. О спектрофотометрических стандартах в ультрафиолетовой области спектра / Вестник КазНУ им. Аль-Фараби, серия физическая, №4 (35), 2010, с. 85-89.

3. Сюняев Р.А., ред. Физика космоса / М., «Советская энциклопедия», 1986 - 783 с.

4. Дагаев М.М., Демин В.Г., Климишин И.А., Чаругин В.М. Астрономия / М., «Просвещение», 1983 - 384 с.

5. Миронов А.В. Основы астрофотометрии / М., «Физматлит», 2008, 333с.

6. Страйжис В. Многоцветная фотометрия звезд. Вильнюс, Мокслас,

1977, 312 с.

7. Харитонов А. В., Терещенко В. М., Князева Л. Н. Под ред. Терещенко В. М. Спектрофотометрический каталог звезд / Алматы, «Казак университетi», 2011. - 304 с.

8. Бок Б., Бок П. Млечный Путь / М., «Мир», 1978. - 296 с.

 

9. Свидерскэне З. Бюлл. Вильн. астрон. обсерв., № 80, 1988, с. 3 - 104.

 

10. Князева Л.Н., Харитонов А.В. Астрономический журнал РАН, 1993, т. 70, №4, с.760;

 

11. Суджюс И. Бюлл. Вильн. астрон. обсерв., № 39, 1974, с. 18-41.

 

Абстракт

Этапы работы.

1-й. Чтение и анализ литературы по астрономии, спектральному анализу, физике звезд и межзвездной среды. Написание введения и обзора по физике звезд (1-й главы).

2-й. Освоение метода абсолютизации распределения энергии в спектрах B9-А0-звезд. Написание второй главы.

3-й. Вычисление внеатмосферных распределений энергии для избранных звезд. Написание 3-й главы и заключения.

 

Методика исследования - аналитический и вычислительный методы, сравнительный анализ.

 

Новизна исследования. Д анные о распределении энергии в спектрах исследованных А0V-звезд получены впервые.

 

Результаты и выводы. Для 8 избранных А0V-звезд на основе фотометрических данных вычислено абсолютное распределение энергии в их спектрах. Исследованные звезды существенно расширяют список спектрофотометрических стандартов промежуточного блеска.

 

Практическое использование. Полученные распределения энергии в спектрах избранных звезд можно использовать для целей стандартизации спектральных наблюдений других небесных тел, а также для определения основных физических параметров (температуры, давления) их атмосфер.

Abstract

 

Work stages.

The 1st. Reading and the analysis of literature on astronomy, a spectral analysis, physics of stars and the interstellar extinction. Writing of introduction and review on physics of stars (1st chapter).

 

The 2nd. Development of a method of absolutization of an energy distribution in spectra of A0-stars. Writing of chapter 2.

 

The 3rd. Calculation of out atmospheric energy distributions for the selected stars. Writing of the 3rd chapter and conclusion.

 

Research technique - analytical and computing methods, the comparative analysis.

 

Novelty of a research. Data on an energy distribution in ranges of the studied A0V-stars are obtained for the first time.

 

Results and conclusions. For 8selectees of A0V-stars on the basis of photometric data the absolute energy distribution in their spectra was calculated. The studied stars significantly expand the list the spectrophotometric of standards of the intermediate brightness.

 

Practical use. The received energy distributions in spectra of the selected stars can be used for standardization of spectral observations of other celestial bodies, and also for definition of the fundamental physical properties (temperature, pressure) their atmospheres.

 

 

Абстракт

Фотометриялық деректер бойынша B9-A0 жұлдыздар спектрлеріндегі энергия бөлуінің абсолютизациялауы.

Зерттеу мақсаты -фотометриялық шамалардың деректері бойынша B9-A0 түріндегі жұлдыздар спектрі үшін спектральді энергия бөлудің есептеу алгоритмін құру.Оның негізінде таңдалған жұлдыздар спектрлерінде атмосферадан тыс энергия бөлуін есептеу.

Болжам –“V” белдеудегі жұлдыз шамалары бойынша B9-A0 жұлдыздар спектрлеріндегі энергия бөлудің әдісі құрылып, практикада қолданған.

Жұмыс кезеңдері.

1-ші:Астраномия, спектральді анализ, жұлдыздар физикасы, жұлдызаралық орта туралы әдебиетті оқып, талдау жасау.

2-ші:B9-AO жұлдыздар спектрлеріндегі энергия бөлуінің абсолюттау әдісін игеру.Екінші тараудың жазылуы.

3-ші:Таңдалған жұлдыздар үшін атмосферадан тыс энергия бөлуін есептеу. Үшініші тараудың жазылуы мен қорытынды.

Зерттеу әдістемесі - талдамалы және есептеу әдістері, салыстырмалы талдау.

Зерттеу жаңалығы. Зерттелген A0V жұлдыз спектрлеріндегі энергия бөлу туралы деректер бірінші рет алынып тұр.

Нәтижелері мен қорытындысы. B9V-A0V жұлдыздар ішінен таңдалған 8 жұлдыз үшін фотометриялық деректер негізінде олардың спектрлеріндегі абсолютті энергия бөлінуі. Жұлдыздардың зерттелінуі аралық жылтырдың спектрофотометриялық стандарттардың тізімін айтарлықтай кеңейтеді.

Практикада қолдану. Таңдалған жұлдыздардың спектрлерінен алынған энергия бөлінуін бапсқа аспан денелерін спектральді бақылауын стандарттау мақсатында қолдануға болады.Оған қоса, олардың атмосфераларының физикалық параметрлерін (температура, қысым) анықтау үшін қолданыла аламыз.

 

 

Алмалинского района г. Алматы

Городские научные соревнования по общеобразовательным предметам

РНПЦ «ДАРЫН»

 

Направление: “Научно технический прогресс как ключевое звено экономического роста”