Miika Aherto Niko Nurhonen Wilma Orava Marko Tikkanen Anni Valtonen Mikkelin lukio. NGC246 kauniskuva / psnj044 spektri

Transkriptio

1 Miika Aherto Niko Nurhonen Wilma Orava Marko Tikkanen Anni Valtonen Mikkelin lukio NGC246 kauniskuva / psnj044 spektri

2 SISÄLLYSLUETTELO: 1. Abstrakti ja johdanto 2. Havainnot ja niiden käsittely 2.1 Nordic Optical Telescope 2.2 CCD-kamera 2.3 Kuvien ottaminen teleskoopilla 2.4 Kauniin kuvan tekeminen 2.5 Spektrin tekeminen 3. Tieteellinen käsittely ja johtopäätökset 4. Lähdeluettelo

3 1. Abstrakti ja johdanto Teimme kauniskuvan kohteesta NGC246, sekä spektrin kohteesta psnj044 NOT tiedekoulun yhteydessä. NOT teleskoopilta hakemamme data käsiteltiin IRAF ohjelmalla värilliseksi kauniskuvaksi ja spektriksi. NGC246, lempinimeltään pääkallosumu, on planetaarinen sumu, jonka keskuksena on valkoinen kääpiö. Planetaarinen sumu syntyy, kun kuoleva auringonkaltainen tähti puhaltaa uloimmat kaasukuorensa avaruuteen ja tähden ultraviolettisäteily saa kaasun hehkumaan. Sumun ulkoreunassa on punertavaa väriä ja sisäosan helium typpi ja happi saavat aikaan sinertävän (ja/tai vihertävän) värin. Sumun keskellä loistaa kuuma ja tiivis valkoinen kääpiötähti. NGC246:n löysi William Herschel vuonna Yksi La Palman observatorioalueen teleskoopeistakin on nimetty Herschelin mukaan (William Herschel telescope), pääsimme vierailemaan kyseisellä teleskoopilla Ovidiu Vaduvescun johdolla.

4 William Herschel telescope Kohde psnj044 on supernova, josta ei ole vielä kauheasti tietoa. Se on syntynyt, kun massiivisen tähden ytimessä tapahtuvat fuusioreaktiot ovat tyrehtyneet ja tähti on lopettanut energian tuotannon. Tällöin siitä on syntynyt punainen jättiläinen, joka loppujen lopuksi gravitaatiovoimien vaikutuksesta on luonut shokkiaallon ja räjäyttänyt uloimmat kerroksensa avaruuteen. Näin siitä on muodostunut neutronitähti. Jos shokkiaalto ei pääse purkautumaan ja repimään tähden keskustaa, tulee neutronitähdestä musta aukko.

5 2. Havainnot ja niiden käsittely 2.1 Nordic Optical Telescope Havainnot tehtiin NOT teleskoopilla (Nordic Optical Telescope). NOT on pohjoismaiden (Suomen, Ruotsin, Norjan, Tanskan ja Islannin) yhteinen teleskooppi, joka valmistui vuonna 1990 Kanarialle La Palman saarelle. NOT:n peilin halkaisija on 2.56 metriä ja se on hiottu Lounais-Suomessa, Tuorlassa. NOT oli ensimmäinen teleskooppi, jossa käytettiin ohutta pääpeiliä ja aktiivista optiikkaa, jossa tietokoneella ohjatut tuet pitävät peilin muodossaan eli estävät sen vääntymisen oli se missä asennossa tahansa. Koko rakennus pyörii, jotta teleskooppi voi osoittaa mihin tahansa kohtaan taivasta. Teleskoopilla on useita instrumentteja, joista CCDkamera on tärkein. NOT

6 2.2 CCD-kamera CCD-siru toimii niin, että elektrodille syötetty jännite saa p-tyypin puolijohteiden aukot siirtymään kauemmas, jolloin muodostuu ensin tyhjennysalue, jolla ei ole vapaita varauksia. Kennolle tulevien fotonien havaitseminen tapahtuu valosähköisen ilmiön avulla: tyhjennysalueelle osuessaan riittävän energian omaava fotoni irrottaa piiatomin valenssivyöltä elektronein, joka siirtyy johtavuusvyöhön. Elektrodille syötetyn jännitteen aiheuttaman sähkökentän ansiosta elektroni siirtyy elektrodin läheisyyteen ja elektronin irrotuksesta syntynyt aukko tyhjennysalueen ulkopuolelle. Näin saadaan tallennettua tieto pikselille osuneesta fotonista. Tämän jälkeen pikseleille kertyneet varaukset mitataan ja pikseli kerrallaan siirretään lukuelektroniikalle. NOT:ssa käytetty CCD-kamera on ALFOSC (Andalucia Faint Object Spectrograph and Camera). ALFOSC:a voidaan käyttää kuvien ottamisen lisäksi spektroskopiassa ja polarimetriassa. ALFOSC

7 2.3 Kuvien ottaminen teleskoopilla Maanantaina olimme päivällä tutustuneet NOT-teleskooppiin. Auringon laskettua ja teleskoopin teknisten ongelmien ratkettua pääsimme kuvaamaan. Oma vuoromme mennä teleskoopin sisälle oli kolmas ja alkoi noin puoliltaöin. Heti alkuun oma kuvaamisaikamme siirtyi ja kuvasimmekin jonkun toisen tilaamia kuvia, jotka menivät tärkeysjärjestyksessä omiemme ohi. Tämä vaihe kesti puolitoista tuntia ja väsyneitä alkoi sinä aikana nukuttaa, jota varten teleskoopin sohva olikin tarpeellinen. Tuon puolentoista tunnin aikana tarjoutui myös ainutlaatuinen tilaisuus tutustua työhön teleskoopissa ja yleisesti teleskoopin toimintaan. Lopulta kahden 40min valotusajan kuvan jälkeen pääsimme ottamaan omia kuviamme. Nukkujat herätettiin teleskoopin hälytyskellolla, jonka normaali käyttötarkoitus on kertoa pitkän kuvausajan loppumisesta. Pian kaikki olivat jalkeilla ja työ pääsi alkamaan. Kohteemme (Spektrin kohteen nimi on psnj044) eli supernovaspektriä varten otimme 1200 sekunnin kuvan itse kohteesta, ja kuvat mm. helium-neon lampusta spektriviivojen määrittämistä varten. Lisäksi, illan kuvausten mentyä pieleen, saivat teleskoopin työntekijät otettua aamulla puuttuvat kuvat häiriöiden poistoa varten. Ajanpuutteen vuoksi emme ehtineet kuvata itse kauniskuva kohdetta, jonka vuoksi seuraavan päivän ryhmät hoitivat tämän osuuden. Saimme kohteen, jonka nimi on NGC246 (lempinimeltään Skull Nebula). Kohteen rektaskensio on 00h 74m s.

8 2.4 Kauniskuvan tekeminen Kuvan tekemiseksi meillä oli kolmenlaisia kuvia: BIAS-kuvia, flatfield- kuvia sekä kuvia itse kohteesta erilaisilla värifilttereillä. Millä tahansa kameralla kuvia otettaessa kuvaan tulee jonkin verran kameran virtapiireistä aiheutuvaa kohinaa. Tätä kohinaa pyritään vähentämään BIAS-kuvien avulla. BIAS on nollalla valotusajalla otettu kuva, jossa näin näkyy ainoastaan kameran kohina mustalla taustalla. Tämä kohina voidaan sitten poistaa varsinaisista kuvista parantaen laatua. Kameran sisäisien syiden lisäksi kuvaa sumentaa kameran ja teleskoopin linssien pinnalla oleva lika. Nämä likatäplät poistetaan flatfield-kuvien avulla. Flatfield-kuvat otetaan eri filttereillä jostain tasaisesta alustasta, esimerkiksi iltataivaasta. Fläteistä poistetaan BIAS-kuvat ja tämän jälkeen näitä kuvia voidaan käyttää varsinaisten kuvien munkkirinkeleiden ja muiden sotkujen poistamiseen. Flättejä otetaan useilla eri värifilttereillä, koska eri aallonpituuksinen valo voi läpäistä erilaisia sotkukerroksia.

9 Varsinaiset kuvat otetaan myös eri filttereillä. Kuvista poistetaan niihin kuuluva flatfield-kuva ja lopuksi ne yhdistetään lopulliseksi kuvaksi, jossa näkyy kaikki värit kauniisti ja terävästi. Viimeistelyn teimme Gimpkuvankäsittelyohjelmalla, tässä lopputulos:

10 2.5 Spektrin tekeminen Tiistaina saimme teleskoopilta tulleet tiedostot koneillemme ja aloitimme työstämään spektriä. Spektrin työstäminen oli kuulemiemme tietojen mukaan tehtävistä töistä vaikein, joten emme olettaneetkaan kaiken menevän ilman ongelmia. Käytössämme olivat kuitenkin onneksi paremmat ohjeet kuin aikaisempina vuosina, ja alkuun pääsi helposti niitä seuraamalla. Aluksi kuvat oli muokattava helpommin käsiteltävään muotoon, minkä jälkeen suoritettiin bias-vähennys, jolla saatiin poistettua kuvista kohinaa. Seuraavaksi oli vuorossa kontinuumikuvan suoristaminen ja kuvien tasoitus. Taustataivaan viivojen vähennyksen jälkeen meille tuli ongelmia, koska kosmiset säteet olivat luoneet spektriin piikkejä, joita siinä ei olisi pitänyt olla. Kun onnistuimme poistamaan väärät piikit, aloitimme tunnistamaan spektrin piikkejä käyttämällä apuna neonin ja heliumin spektrejä. Tästä kalibrointiviivojen tunnistamisesta pääsimme seuraavaksi aallonpituuskalibrointiin, jossa muokkasimme spektrin x-akselin sopivaksi. Tämän jälkeen vuorossa oli vuostandardin käsittely, eli käytimme hyödyksi standarditähteä, jonka spektrin me tiesimme jo etukäteen ja sen avulla muokkasimme spektrin y-akselin oikeanlaiseksi.

11 3. Tieteellinen käsittely ja johtopäätökset Valmiista spektristä voi päätellä kuvatun kohteen ominaisuuksia. Meidän kohteemme oli supernova, joten tehtävänä oli määrittää supernovan tyyppi spektrin muotojen ja piikkien perusteella. Saamamme kuvan perusteella päättelimme supernovan olevan tyypin II supernova. Kuvasta päättelimme suurimman piikin olevan vedyn H-alfa piikki, ja siitä pystyimme päättelemään punasiirtymän, joka oli 0, Tästä voi päätellä myös kohteen etäisyyden. Kauniskuvasta ei juurikaan voi tehdä tieteellisiä päätelmiä, niin kuin esimerkiksi spektristä.

12 4. Lähdeluettelo: - Rami Rekola - Havaitseva tähtitiede, Kari Nilsson, Leo Takalo ja Jukka Piironen, Gummerus Kirjapaino Oy Polaris (koulun tähtitieto), Heikki Oja, Vammala A Breathtaking Window on the Universe by Sheila M. Crosby,