11. Astrometria, ultravioletti, lähi-infrapuna1. Astrometria2. Meridiaanikone3. Suhteellinen

astrometria4. Katalogit5. Astrometriasatelliitit 6. Ultravioletti7. Lähi-infrapuna

13.1 Astrometria

Taivaan kohteiden sijaintien, nopeuksien ja etäisyyksien määrittämistä

Vanhinta tähtitiedettä tähtikartat, navigointi ajan määritys astrologia

Nykyaikana havainnot hyvin automatisoituja meridiaanikoneet satelliitit: Hipparcos ja GAIA

13.1. Astrometria

Sovelluskohteita nykypäivänä: taivaanmekaniikka tähtien dynamiikka galaktinen astronomia ajan määritys kosmisen mitta-asteikon määritys (parallaksit) eksoplaneettojen etsintä

13.1 Astrometria

13.1 Astrometria

13.2 Meridiaanikone

Teleskooppi, jonka akseli kääntyy vaakasuoraan itä-länsi suunnassa

Teleskoopilla mitataan tähden kulminaation aika eli hetki, jolloin tähti ohittaa meridiaanin

Tätä kutsutaan absoluuttiseksi astrometriaksi

Joitakin meridiaanikoneita on vielä käytössä ja niillä tehtävä työ lähinnä tukee suhteelliseen astrometriaan perustuvia mittauksia

13.3 Suhteellinen astrometria Kun astrometriamittaukset tehdään kuvaan (esim.

CCD), jossa ei ole suoraan absoluuttista asteikkoa, täytyy asteikko määrittää joidenkin kuvassa olevien vertailukohteiden avulla

Vertailukohteiden mukaan muodostetaan kuvaus kuvakoordinaateista absoluuttiseen koordinaatistoon joko suoraan tai ns. normaalikoordinaattien avulla

Kuvauksen määrittäminen on epälineaarinen optimointitehtävä joka vaatii numeerisia menetelmiä ja iterointia Käytännössä melko suoraviivaista nykyaikaisilla

tietokoneilla

13.3 Virhelähteitä

Havaintoajan tulee olla tarkasti ja oikein määritetty Kuvakentän koordinaattiakselit eivät ole täysin

saman suuntaiset kuin absoluuttiset Teleskoopin suuntaus ei ole koskaan täydellinen Kuvakenttä voi olla vääristynyt (joko optiikan tai

teleskoopin aberraatioiden takia) Kuvataso ei välttämättä ole kohtisuoraan optista

akselia vastaan Ominaisliike ja parallaksi vaikuttavat vertailutähtien

paikkoihin

13.4 Katalogit

13.5 Hipparcos

Hipparcos -katalogi 120 000 tähteä 1m” tarkkuudella

Tycho -katalogi yli miljoona tähteä 20-30m” tarkkuudella

13.5 GAIA

Laukaisu joulukuu 2012, mittaukset jatkuu (ainakin) 2017 asti

Sijainnit miljardille tähdelle 20 magnitudiin asti

20” 15 magnitudissa ja 200” 20 magnitudissa

Astrometrian lisäksi myös fotometriaa ja spektroskopiaa

13.6 Ultravioletti ja lähi-infrapuna

13.6 Ultravioletti

Ultravioletiksi kutsutaan säteilyä, jonka aallonpituus on 10-400nm 10-91.2nm eli EUV on

melkein läpinäkymätön tähtienvälisen vedyn absorption vuoksi

Ilmakehän otsonikerros absorboi tästä alle 300nm säteilyn

13.6 Ultravioletti

Kuumat (yleensä massiiviset) tähdet

Tähdet kehityskaarensa alku- tai loppupäässä

Gammasädepurkausten jälkihehku

Tähtienvälisen vedyn Lymanin sarja

Planetaarinen tähtitiede (esim. Saturnuksen revontulet)

13.6 Ultravioletti

Havainnot on siis tehtävä avaruudessa (Hubble, IUE, EUVE, FUSE, Swift,...)

Pidemmillä aallonpituuksilla voidaan käyttää perinteisiä optisia ratkaisuja, lyhyemmillä täytyy käyttää hipaisevan heijastuksen optiikkaa

Detektorina CCD pienemmillä energioilla (pidemmillä aallonpituuksilla) ja MCP (Micro Channel Plate) suuremmilla

13.7 Lähi-infrapuna (NIR)

Noin 1-5m (3000-740K) Tiettyjä kaistoja voidaan havaita maan päältä, suurin

osa absorptiosta johtuu vesihöyrystä Havaintoihin voi käyttää tavallista teleskooppia,

mutta myös erikoistuneita infrapunateleskooppejakin on

Kaistat: J (1.25m), H (1.65m), K (2.2m), L (3.45m) ja M

(4.7m) J, H ja K kaistoille on määritelty 86 standarditähteä, Hunt et

al. (1998, AJ 115, 2594)

13.7 Lähi-infrapuna

13.7 Lähi-infrapuna

1.1m isommilla aallonpituuksilla säteily on pääasiallisesti termistä

Suuri osa kirkkaista sinisistä tähdistä on himmeitä lähi-infrapunassa ja dominoivina kohteina on punaiset jättiläiset ja punaiset kääpiöt

Tähtienvälisen aineen lämpimät pilvet, joissa syntyy tähtiä

Yksi suuri etu lähi-infrapunassa on se, että tähtien välisen pölyn ekstinktio on pieni

Kaukaiset kohteet ovat punertuneet punasiirtymän vuoksi Suuri osa isoista teleskoopeista optimoitu NIRiin

13.7 Lähi-infrapuna

13.7 Lähi-infrapuna

13.7 Lähi-infrapuna

13.7 Lähi-infrapuna

Detektori nykyisin yleisimmin kaksikerroksinen puolijohdedetektori (multiplexed array), jossa HgCdTe kerää fotonit, jotka siirretään pii -pohjaiselle CMOSille lukua varten.

Havainnot ovat taustan rajoittamia, joten taustaa on mitattava pitkin yötä. Samalla myös valotusajat ovat taustan määräämiä (esim. NOTCam saturoituu “normiyönä” J,H ja K -kaistoilla 1000s, 235s ja 160s)

Taustaa voidaan myös minimoida jäähdyttämällä instrumentti (nestemäine He) ja peili kunnolla

Lisäksi teleskooppi kannattaa sijoittaa mahdollisimman korkealla ja kuivaan paikkaan

Avaruusteleskooppeja: Spitzer, IRAS, ISO, Herschel (2007)