Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Samankaltaiset tiedostot
8. Fotometria (jatkuu)

7.4 Fotometria CCD kameralla

8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Thomas Hackman (Kalvot JN & TH) HTTPKI, kevät 2010, luennot 8-9 0

7. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Mikael Granvik (Kalvot JN, TH & MG) HTTPKI, kevät 2011, luennot 7-8

8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, VMP)

7.-8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot 1.3. ja Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

10. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2013 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Fotometria. () 30. syyskuuta / 69. emissioviiva. kem. koostumus valiaine. absorptioviiva. F( λ) kontinuumi

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

Fotometria ja avaruuskuvien käsittely

2. MITÄ FOTOMETRIA ON?

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

4 Fotometriset käsitteet ja magnitudit

Fotometria. Riku Honkanen, Antti Majakivi, Juuso Nissinen, Markus Puikkonen, Roosa Tervonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

11. Astrometria, ultravioletti, lähiinfrapuna

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Datan käsittely. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Sähkömagneettinen säteily ja sen vuorovaikutusmekanismit

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

CCD-kamerat ja kuvankäsittely

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Ilmakehän vaikutus havaintoihin. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

1. Polarimetria. voidaan tutkia mm. planeettojen ilmakehien ja tähtien välistä pölyä.

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Mittaukset ja kalibrointi

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2014 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

1 Perussuureiden kertausta ja esimerkkejä

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Syksy 2017 Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

9. Polarimetria. 1. Stokesin parametrit 2. Polarisaatio tähtitieteessä. 3. Polarisaattorit 4. CCD polarimetria

10. Polarimetria. 1. Polarisaatio tähtitieteessä. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

9. Polarimetria. tähtitieteessä. 1. Polarisaatio. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

Havaitsevan tähtitieteen pk I, 2012

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät Luento 2, : Ilmakehän vaikutus havaintoihin Luennoitsija: Jyri Näränen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 7, Astrometria, ultravioletti ja lähi-infrapuna. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Havaintoaikahakemuksen valmistelu. Luento , V-M Pelkonen

4.3 Magnitudijärjestelmät

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2007

Linnunradan rakenne 53925, 5 op, syksy 2016 D116 Physicum

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Radioastronomian käsitteitä

Fotometria Eskelinen Atte. Korpiluoma Outi. Liukkonen Jussi. Pöyry Rami

XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2008

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2012

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Tähtitieteelliset havainnot -sähkömagneettisen säteilyn vastaanottoa ja analysointia. Fotonin energia (E=hc/λ) vaikuttaa detektiotapaan

S OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Refraktorit Ensimmäisenä käytetty teleskooppi-tyyppi

Euclid. Hannu Kurki- Suonio Kosmologian kesäkoulu 2015 Solvalla

XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: HAVAINTOLAITTEET

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I Johdanto

Havaitseva tähtitiede 1

Radiointerferometria II

Tähtitieteen perusteet: Johdatusta optiseen havaitsevaan tähtitieteeseen. FT Thomas Hackman FINCA & HY:n fysiikan laitos

Inversio-ongelmien laskennallinen peruskurssi Luento 2

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

S MRI sovellukset Harjoitustehtävät. Ryhmä 1 Juha-Pekka Niskanen Eini Niskanen

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Suhteellisuusteorian perusteet, harjoitus 6

Mittaustulosten tilastollinen käsittely

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät

Pimeän energian metsästys satelliittihavainnoin

Etäisyyden yksiköt tähtitieteessä:

5. Kaukoputket ja observatoriot

Valon sironta - ilmiöt ja mallinnus. Jouni Mäkitalo Fysiikan seminaari 2014

Dynaamiset regressiomallit

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 7: Pienimmän neliösumman menetelmä ja Newtonin menetelmä.

Albedot ja magnitudit

HÄRKÄMÄEN HAVAINTOKATSAUS

6. Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman (Kalvot: J.

VIII LISÄTIETOA 8.1. HAVAINTOVIRHEISTÄ

Radioastronomia harjoitustyö; vedyn 21cm spektriviiva

SPEKTROGRAFIT. Mitataan valon aallonpituusjakauma

Polarimetria. Teemu Pajunen, Kalle Voutilainen, Lauri Valkonen, Henri Hämäläinen, Joel Kauppo

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: Valo ja muu säteily

Mustan kappaleen säteily

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

Tähtitieteen pikakurssi

CCD-kuvaamisesta. Jouni Raunio / TaUrsa

Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

Keskipisteen lisääminen 2 k -faktorikokeeseen (ks. Montgomery 9-6)

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

Pimeä energia. Hannu Kurki- Suonio Kosmologian kesäkoulu 2015 Solvalla

Mikroskooppisten kohteiden

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

NOT-tutkielma. ~Janakkalan lukio 2013~ Jenita Lahti, Jenna Leppänen, Hilla Mäkinen ja Joni Palin

Fysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Pienimmän Neliösumman Sovitus (PNS)

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

Transkriptio:

8. Fotometria Lauri Jetsu Fysiikan laitos Helsingin yliopisto

Fotometria Yleistä (kuva: @cosmicriver.wordpress.com) Fotometria: mitataan kohteen vuontiheys F aallonpituuden kaistalla λ Ideaali: Mitataan F(λ) erikseen jokaisella λ Spektrometria (Luku 10.) Spektrometria vaikeaa himmeille kohteille Mitataan F tarkkaan valituille λ Paljon tietoa kohteesta. 1. Astrometria (Tähtikuviot ja -kartat) 2. Fotometria (Hipparhkos: Magnitudit) Paljain silmin: magnitudin muutoksista tähtien periodit (mm. Mira, Algol) Mira: katoaa ja palaa 11 kk Moderni fotometria: tietoa kohteiden fysikaalista ominaisuuksista ja luokista

Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä (kuvat: @cosmicriver.wordpress.com) F = Vuontiheys on säteilyteho W = [W] jotain pinta alaa A = [m 2 ] kohti. Yksikkö on [F] = [Wm 2 ] W = Vuo on jonkin pinnan A = [m 2 ] läpi kulkeva säteilyteho W = [W]. Yksikkö on W = [W] L = Luminositeetti lähdettä ympäröivän suljetun pinnan läpi kulkeva vuo. Yksikkö on [L] = [W] B = F/ω = Pintakirkkaus on vuontiheys F = [Wm 2 ] avaruuskulmaa ω = [sterad] kohti. Yksikkö on [M] = [Wm 2 sterad 1 ] Koska F(r) = L/(4πr 2 ) r 2 ja avaruuskulma ω(r) A/r 2 r 2 pysyy suhde B = F(r)/ω(r) vakiona kaikilla etäisyyksillä r I = Intensiteetti = B = Pintakirkkaus Havaintolaite ei mittaa F, W, B tai I. Se mittaa energian E t F A, missä t = integrointiaika ja A = objektiivin pinta ala Kirjallisuudessa nimitystä intensiteetti käytetään hyvin leväperäisesti viittaamaan myös vuontiheyteen, vuohon tai energiaan.

Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä (kuva: @www.fas.org) Kirkkauden yksikkö on magnitudi Kahden kohteen vuontiheydet ovat F 1 ja F 2 Magnitudien m 1 ja m 2 erotus on m 1 m 2 = 2.5log(F 2 /F 1 ), missä log on kymmenkantainen logaritmi Jos F 1 m 1 tunnettu Saadaan m 2 mittaamalla F 2 Hipparhkos (190-120 ekr): Näennäisessä magnitudiasteikkossa m kasvaa kohde himmenee, himmeimmät silmällä näkyvät m = 6 Pogson (1856): yhden magnitudin muutos vastaa 100 1/5 F 2.512 F muutosta Tarkistus: 1 = m 1 m 2 = 2.5log(F 2 /F 1 ) F 2 /F 1 = 10 1/2.5 = (100 1/2 ) 1/2.5 = 100 (1/2)(1/2.5) = 100 1/5 Näennäisten (engl. apparent) magnitudien skaala (oppikirjassa vastaavanlainen luettelo joistakin kohteista)

Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä (kuva: @www.boulder.swri.edu) Esimerkki 8.1 Spektroskooppisen kaksoistähden (s.o. kohde näkyy pisteenä, mutta molempien tähtien spektrit erottuvat ja liikkuvat toistensa suhteen) magnitudi on m = 6. Molemmat komponentit ovat yhtä kirkkaita. Mitkä ovat niiden magnitudit? Yhden tähden vuo on F 1 = F a = F b = F m 1 = m a = m b Kahden tähden vuo on F 2 = F a + F b = 2 F m 2 = 6 m 1 m 2 = 2.5log(F 2 /F 1 ) m 1 6 = 2.5log(2 F/F) = 2.5 log 2 = 0.75 m 1 = m a = m b = 6.75

Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä (kuva: @astronomy.swin.edu.au) Magnitudin kaista ( λ) ilmoitettava m = m v = Visuaalinen magnitudi (silmä) m pg = Valokuvauksellinen magnitudi (valokuva) Nykyisin useita standardisoituja fotometrisia järjestelmiä UBVRI = Johnson järjestelmä, uvby = Strömgren järjestelmä Suhteellinen: m 1 m 2 = 2.5log(F 2 /F 1 ) Absoluuttinen: m = 2.5log(F/F 0 ) Esimerkiksi Johnsonin V kaistassa V = 0 F 0 = 3.836 10 23 W m 2 Hz 1 Radioastronomia: [F] = Jansky = Jy = 10 26 W m 2 Hz 1 Joka systeemissä (esim. UBVRI) omat standarditähdet Havainnot muunnettavissa standardijärjestelmään Eri havainnot vertailukelpoisia ja muunnettavissa absoluuttiseksi vuoksi tai absoluuttiseksi magnitudiksi

Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä (kuva: @ursa: havaitseva tähtitiede) F(λ) = φ A (λ)φ T (λ)φ F (λ)φ D (λ) F (λ) = Havaittu vuontiheys F (λ) = Kohteen vuontiheys ilmakehän ulkopuolella 0 φ A (λ) 1 = Ilmakehän transmissio Ei mitään läpi 0, Kaikki läpi 1 Vaihtelee joka yön aikana φ T (λ) = Teleskoopin transmissio Vaihtelee vuosien aikana φ F (λ) = Suotimen (Filtterin) transmissio Vaihtelee vähiten φ D (λ) = Detektorin (QE) transmissio Vaihtelee vuosien aikana Tekijöistä = φ A (λ)φ T (λ)φ F (λ) ja φ D (λ) määräytyy standarditähtien havaintojen avulla muunnos standardijärjestelmään

Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä Peruskäsitteitä (kuva:@www.astrodon.com) Havainnot Instrumentaalimagnitudit u, b, v,... (merkitään pienillä kirjaimilla) Muunnos standardijärjestelmään U, B, V... (merkitään isoilla kirjaimilla) Muunnoskaavat u, b, v,... U, B, V... määritetään standarditähtihavainnoista Standarditähtien avulla saadaan absoluuttista fotometriaa Absoluuttinen vuo: m = 2.5log(F/F 0 ) Differentiaali fotometria: Verrataan kohteiden kirkkautta Seurataan muutosta, ei absoluuttisia arvoja Toisen verrattavan absoluttinen magnitudi tunnettu Toisen verrattavan magnitudi määritettävissä helposti

Yleisimmät järjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät (kuva:@www.aanda.org) UBVRI standard Johnson Johnson & Morgan (1953) www Yleisin käytetty järjestelmä Aluksi vain UBV U rajoitus: ilmakehän absorptio V rajoitus: fotometrin herkkyys RI rajoitus: fotometrin herkkyys parantui Cousins R C ja I C nykyisin yleisin Suodinlasit: Schottin värikoodit Standarditähdet Alussa: Johnson & Harris (1954) www Johnson et al. (1966) www Nykyisin: Graham (1982) www Landolt (1983) www Menzies et al. (1991) www Skaala: Väri-indeksit U B = B V = V R = V I = 0 luokassa A0 V (Vega) Indeksit Luokka: Johnson (1966, ARA&A 4, 193), FitzGerald (1970, A&A 4, 234)

Yleisimmät järjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät (kuvat: @www.aanda.org, @www.salt.ac.za) uvby Strömgrenin järjestelmä www Tähtien ominaisuuksien määritykseen Kapeammat kaistat kuin UBVRI Kapea kaista β filtteri uvbyβ fotometria Väri indeksit b y spektriluokka lämpötila C 1 = u + b 2v Balmer jump m 1 = u + y 2b Metallisuus β = β narrow β wide Kirkkaiden tähtien luminosititeetti & lämpötila www Ekstragalaktiset kohteet: UBVRI parempi kuin uvby ( valo loppuu )

Yleisimmät järjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät (kuva: @PASP) uvgr Thuan Gunn Julkaistiin 1976, PASP 88, 546 www A four-color UVGR intermediate-band photometric system is discussed which was developed to avoid several pitfalls of the standard UBV system....... far more powerful than the UBV system for the study of stellar temperatures, gravities in early-type stars, and metallicity in middle to late-type stars. Voimakkaimmat taustataivaan viivat jäävät kaistojen ulkopuolella Pidempien aallonpituuksien kaistat i ja z lisätty myöhemmin

Yleisimmät järjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät Yleisimmät magnitudijärjestelmät (kuva:@ssg.astro.washington.edu) u v g r i SDSS Sloan Digital Sky Survey www 1/4 koko taivaasta 100 000 000 kohdetta 2.5 m kaukoputki: samanaikainen fotometria & spektroskopia 0.5 m kaukoputki: täydentää havaintoja Kirkkaus & paikka Kaistat sopivia himmeiden kohteiden havaitsemiseen

Fotometri Fotometri Fotometri (kuva:@ursa: havaitseva tähtitiede) Fotometrin osat Diafragma: pala taivasta Kääntyvä peili: palan tarkistus Suodin: palan väri (Suodinpyörä, Värierottelupeili) Kenttälinssi: kuvan levitys (Fotokatodin herkkyysvaihtelu) Fotokatodi: irtosin ja lähdin mitattavaksi Loppu kuvattu aiemmin Polarisaation mittaus: Polarisaattori (Kahtaistaittava kide) Valon kohtisuorien komponenttien välisen suuruuden mittaus + Useat kaistat samaan aikaan, tarkkaa polarimetriaa, helppo redusointi Heikompi QE kuin CCD, valomonistin rikkoutuu liiassa valossa

Fotometri Fotometri Fotometri (kuva:@ursa: havaitseva tähtitiede) Monivärifotometri Kaistat mitataan samaan aikaan Lyhyt havaintoaika Värierottelupeili (engl. Dichroid mirror) Vaihtoehdot: λ 1 < λ 2 < λ 3,... λ > λ 1 läpäisee/heijastaa λ > λ 2 läpäisee/heijastaa λ > λ 3 läpäisee/heijastaa Mittaus filtteri kerrallaan: Havaintoaika n pidempi, missä n kaistojen (filtterien) määrä

Mittausten suoritus Mittausten suoritus Mittausten suoritus (kuva:@ursa: havaitseva tähtitiede) a) Yksikanavainen fotometri: 1 diafragma, 1 monistin Vuorotellen: tähti + tausta & tausta Tausta (S) voi muuttua Pidempi havaintoaika: SUSBSVSUSBSV... b) Kaksikanavainen fotometri: 2 diafragmaa, 2 monistinta Yhtä aikaa: tähti + tausta & tausta 1. Valomonistin: tähti + tausta, 2. Valomonistin: tausta + Lyhyempi havaintoaika: UBVUBV..., S saa muuttua Kanavien herkkyysero? c) Synkroninen kaksikanavainen (Piirolan) fotometri: 2 diafragmaa & 1 monistin Pyörivä suljin: ohjaa vuorotellen tähti + tausta & tausta samaan valomonistimeen + S vaihtelu eliminoituu, herkkyyseroa ei ole Pidempi havaintoaika

Fotometriaa CCD-kameralla Fotometriaa CCD-kameralla Fotometriaa CCD-kameralla (kuva:@spiff.rit.edu) Havainnot ja redusointi kuvattu luvuissa 6 ja 7 Valotusaika Riittävän pitkä Hyvä S/N Liian pitkä Saturoituminen Mittaukset epäluotettavia Standarditähdet Kirkkaita Lyhyt valotus Lyhyt valotus Lyhyt flat field Lyhyt valotus CCD:n herkkyys vaihtelu voi vaikuttaa Defokusointi Pidempi valotus Iris suljin (engl. Iris shutter) CCD keskusta Pidempi valotus

Instrumentaali-magnitudit Instrumentaalimagnitudit Instrumentaalimagnitudit (kuva:@www.dirsig.org) Valomonistinputki 1. Vaihe Kuolleen ajan korjaus (engl. Dead time) www n = Ne Nt n = Havaittu pulssimäärä N = Todellinen pulssimäärä t = Kuolleen ajan vakio t saadaan laboratoriomittauksista N arvo iteroitavissa 2. Vaihe Skaalataan kaikki pulssit samaan integrointiaikaan 3. Vaihe N kohde = N N tausta N pimevirta (Synkroninen kaksikanavainen: ei tarvitse tehdä) 4. Vaihe m intsr = 2.5log N kohde, missä [N kohde ] = pulssien lukumäärä per sekunti

Instrumentaali-magnitudit Instrumentaalimagnitudit Instrumentaalimagnitudit (kuva:@reductionism.net.seanic.net) CCD-kamera (Kaksi menetelmää) 1. Apertuurifotometria N = N AP n pix N sky N = Kohteesta mitattu energia N AP = Ympyrän muotoisesta apertuurista mitattu energia n pix = Apertuurin pinta-ala pikseleissä N sky = Tausta per pikseli m instr = 2.5logN = Instrumentaalimagnitudi Käytettävissä aiemmin johdettu S/N arvio S N = N N + n pix (N S + N D + R 2 ) n pix r 2 AP = Apertuurin säde Optimi r AP arvo: Howell (1989) www

Instrumentaali-magnitudit Instrumentaalimagnitudit Instrumentaalimagnitudit (kuva: @PASP) 1. Apertuurifotometria Optimi r AP FWHM Pistemäisen kohteen intensiteetti I(r AP ) = I(0)e r2 AP /(2σ2 ) Leveys arvossa I max/2 = I(0)/2 = Full Width of Half Maximum = = FWHM = Seeing Kirkas kohde I(0) kasvaa FWHM kasvaa Suurempi r AP Liian pieni r AP Kirkkaiden valoa hukkaan Kirkkaiden m instr aliarvioidaan Kasvukäyrät eri m mitattu arvoille Havainnot samalla r AP Kasvukäyrästä korjaus m m oikea = m mitattu m

Instrumentaali-magnitudit Instrumentaalimagnitudit Instrumentaalimagnitudit (kuva: @www.vikdhillon.staff.shef.ac.uk) 1. Apertuurifotometria Toimii vain pistemäisille Galaksit: ei ympyrä apertuuria S/N huonompi Tausta apertuuria ympäröivästä renkaasta (engl. sky annulus) keskiarvo tai mediaani (miksi?) Esim: σ sky = 1ADU ja r AP = 10 pix Taustan kohina 10 2 π = 314ADU Taustan instrumentaalimagnitudi m instr sky = m 0 2.5 log(n sky /p 2 ) p = Pikseliskaala, [p] = /pix N sky = Tausta, [N sky ] = ADU/pix 2 m 0 = Magnitudiskaalan nollapiste

Instrumentaali-magnitudit Instrumentaalimagnitudit Instrumentaalimagnitudit (kuva: @astro.berkeley.edu) 2. PSF fotometria PSF = Point Spread Function Kohteet lähellä tosiaan Apertuurifotometria ei toimi Kirkkaat tähdet (hyvä S/N) PSF sovitus pienimmän neliösumman menetelmällä m = m psf 2.5 log(h /h psf ) m h = Kohteen magnitudi = Kohteen PSF sovitus korkeus m psf = Skaalaus (kirkkaat tähdet) h psf = Skaalaus (kirkkaat tähdet) PSF:n muoto voi vaihdella CCD kentässä Sovitus määritettävä + Lähekkäiset kohteet, + Himmeät kohteet: tarkempi kuin apertuurifotometria, + Kohde poistettavissa Uusia kohteita mm. uusi tähti, galaksi, taustasäteily,

Redusointi standardi- järjestelmään Redusointi standardijärjestelmään Redusointi standardijärjestelmään Fotometrinen yö Ekstinktio vakio Havaitaan standarditähtiä Kaikkien tähtien fotometria muunnettavissa standardijärjestelmään ubv = Havaitut instrumentaalimagnitudit UBV = Todelliset standardijärjestelmän magnitudit X = Ilmamassa (v V) = ξ v + K vx + K v (B V)X + ɛ(b V) (b v) = ξ bv + K bv X + K bv (B V)X + η(b V) (u b) = ξ ub + K ub X + K ub (U B)X + ψ(u B) 1. termit ( ξ v, ξ bv, ξ ub ) = Nollapiste 2. ja 3. termit ( X) = Ilmakehän vaikutus 4. termit ( ɛ, η, ψ) = Suotimien ei-standardisuus = Väritermi Kalibrointi = Ratkaistaan ξ v, ξ bv, ξ ub, K v, K bv, K ub, K havaitsemalla UBV järjestelmän standarditähtiä v, K bv, K ub, ɛ, η ja ψ

Redusointi standardi- järjestelmään Redusointi standardijärjestelmään Redusointi standardijärjestelmään Nollapisteet (ξ v, ξ bv ja ξ ub ) D, peilin heijastusominaisuudet (mm. päällystys), detektorin herkkyys, mittausaperuuri, valotusaika, kuvankäsittely,... JOS ei ilmakehää (K v, K bv, K ub, K v, K bv ja K ub termit pois) ja suotimet/detektori standardin mukaiset (ɛ = 0, η = ψ = 1) VAIN ξ v, ξ bv ja ξ ub ratkaistava! Ilmakehä (X termit) X = sec z 0.0018167(sec z 1) 0.002875(sec z 1) 2... Arvoilla z < 60 o riittää 1. termi X = sec z. Zeniittietäisyys z = 60 o X = 2 Ensimmäinen kertaluku: K v, K bv ja K ub Lineaarisen X ekstinktion kertoimet Fotometrinen yö Pysyvät vakioina Toinen kertaluku: K v, K bv ja K ub Ekstinktion riippuvuus tähden väristä Yleensä K v K bv 0, mutta K ub > 0 Väritermit (ɛ, η, ψ) Ideaalitilanne ɛ = 0 ja η = ψ = 1. Käytännössä päästään lähelle tätä.

Kalibrointi käytännössä Kalibrointi käytännössä 1. Kaikki parametrit tuntemattomia Tarpeen: Teleskooppi uusi, Suotimet tai detektori vaihdettu Ratkaistava: 12 tuntematonta ξ v, ξ bv, ξ ub, K v, K bv, K ub, K v, K Rajoitetaan tarkastelu vain ratkaisuun V kaistassa (v V) = ξ v + K v X + K v (B V)X + ɛ(b V) Oletus K v = 0 (v V) = ξ v + K vx + ɛ(b V) Ratkaistava vapaat parametrit ξ v, K v, ɛ v = Mitattu instrumentaalimagnitudi bv, K ub V = Tunnettu standardijärjestelmän magnitudi (v V) tunnettu X = Tunnettu ilmamassa (B V) = Tunnettu väri-indeksi standardijärjestelämässä Saatu z = (v V) arvoja tasossa (x = X, y = (B V)) Sovitetaan malli z = ξ v + K vx + ɛy Saadaan vapaiden parametrien ξ v, K v, ɛ arvot, ɛ, η ja ψ

Kalibrointi käytännössä Kalibrointi käytännössä 2. Tunnetaan ξ v, ξ nv, ξ ub, ɛ, η, ψ ratkaistava kuusi parametria (v V) = ξ v + K vx + K v (B V)X + ɛ(b V) (b v) = ξ bv + K bv X + K bv (B V)X + η(b V) (u b) = ξ ub + K ub X + K ub (U B)X + ψ(u B) Tunnetaan laite/detektori nollapisteet ξ v, ξ nv, ξ ub ja väritermit ɛ, η, ψ Oletetaan K v K bv 0 Ratkaistava vain neljä parametria 3. Differentiaalifotometria Tunnetaan vertailutähden V 0 ja B 0. Ratkaistaan kohteen V 1. Oletetaan K v K bv 0. Lähellä toisiaan (X 0 X 1 ) 0. Mitattu v 1 ja v 0. (v 1 V 1 ) = ξ v + K v X 1 + ɛ(b V) 1 ja (v 0 V 0 ) = ξ v + K v X 0 + ɛ(b V) 0 V 0 V 1 = v 0 v 1 + K v (X 0 X 1 ) + ɛ[(b V) 1 (B V) 0 ] V 1 = V 0 (v 0 v 1 ) ɛ[(b V) 1 (B V) 0 )] Huom: (B V) 1 vielä ratkaisematta! Hyvä laite: ɛ 0. Valitse (B V) 1 (B V) 0.

Absoluuttinen kalibrointi Absoluuttinen kalibrointi Absoluuttinen kalibrointi (kuva: @en.wikipedia.org) Kohteen kirkkaus energiayksiköissä? Mikä [F] = Wm 2 Hz 1 V = 0 Kalibrointi Vega (α Lyr, A0 V) Oke & Shild (1970) www Hayes & Latham (1975) www Verrattiin Vegan säteilyä mustan kappaleen säteilyyn V = 0 F ν = 3.50 10 33 J s 1 m 2 Hz 1 F λ = 3.39 10 1 J s 1 m 2 nm 1 λ = 556.6nm N λ = 94 800 000 fotonia s 1 m 2 nm 1 Saavutettu tarkkuus maan pinnalta havaittuna ±2 % Absoluuttinen UBVR C I C kalibrointi: Bessell (1979) www Wikipedia: Vega www was used as a baseline for the calibration of absolute photometric brightness scales.[30] However, this is no longer the case, as the apparent magnitude zero point is now commonly defined in terms of a particular numerically specified flux.

Punertuminen Punertuminen Punertuminen (kuva: Jetsu et al. 1992, A&A 262, 188) Värindeksit Spektriluokka Tähtienvälinen aine Tähti punertuu Linnunradan ekstinktio: A(λ) Cardelli et al. (1989) www E B V = (B V) (B V) 0 = A B A V = (B B 0 ) (V V 0 ) E B V = Värieksessi A V ja A B = V ja B ekstinktio (B V) = Havaittu väri-indeksi (B V) 0 = Tähden ominaisväri Ekstinktio vaihtelee eri suunnissa Havainnot: suhde R V = A V /E B V 3.1 Havaitaan (B V) Havaitaan spektri Saadaan spektriluokka Saadaan (B V) 0 Saadaan E B V = (B V) (B V) 0 Saadaan A V 3.1 E B V Ekstinktio eri kaistoissa A λ /E B V Savage & Mathis (1979) www

Absoluuttiset magnitudit Absoluuttiset magnitudit Absoluuttiset magnitudit (kuva:@nspirehep.net) Linnunradan kohteet M = m 5log(d/10pc) M = Absoluuttinen magnitudi m = Ekstinktio korjattu näennäinen magnitudi d = Etäisyys [d] = pc Kosmologiset kohteet d = d L = [c(1 + z 1 )/H 0 ] z 1 0 [(1 + z)2 (1 + z Ω M ) z(2 + z)ω Λ ] 1/2 dz c = Valon nopeus, z 1 = (λ obs /λ 0 ) 1 = Kohteen punasiirtymä, H 0 = Hubblen vakio, Ω M = Tavallisen materian tiheysparametri, Ω Λ = 1 Ω M = Kosmologiseen vakioon liittyvä tiheysparametri Kuva: magnitude modulus = m M versus z Kaukaiset kohteet: spektri siirtyy kohti punaista K-korjaus M λ = m λ 5log(d L /10pc) K λ Korjaus K λ riippuu kohteen tyypistä Yleensä vaikea laskea