A bertura do Setor de Astronomia - CDCC

Observatório do CDCC - USP/SC

Sessão Astronomia

Medindo Estrelas

Por Adalberto Anderlini de Oliveira

Breve IntroduçãoBreve Introdução

IntroduçãoIntrodução

Como medir algo?

O que chega até nós?

5 sentidos:5 sentidos: visãovisão

audiçãoaudição tatotato

olfatoolfato paladarpaladar

ComparaçãComparação (padrão)o (padrão)

IntroduçãoIntrodução

E em uma estrela?

De onde sairão as medidas?

O que sai da estrela e chega

até nós? partículas elementarespartículas elementares

átomosátomosradiação eletromagnéticaradiação eletromagnética

HistóricoHistórico

Galileu GalileiGalileu Galilei

1609

Erapré-telescópio

Erapós-telescópio

HistóricoHistórico

Isaac Newton Isaac Newton (1642 - 1727)(1642 - 1727)

Qual a Qual a natureznaturez

a da luz?a da luz?

HistóricoHistórico

Isaac Newton Isaac Newton (1642 - 1727)(1642 - 1727)

Christian HuygensChristian Huygens (1629 - 1695)(1629 - 1695)

EMPATEMPATEE

luz tem comportamento luz tem comportamento dualdual

HistóricoHistórico

William Herschel William Herschel (1738 - 1822)(1738 - 1822)

Descobre o Descobre o InfravermelhoInfravermelho

< BAIXA FREQÜÊNCIA ESPECTRO DE ENERGIAS ALTA FREQÜÊNCIA >

RADIO MICROONDAS INFRAVERM. LUZ VISÍVEL ULTRAVIOL. RAIOS-X GAMA CÓSMICA

Radiação IonizantePotencialmente perigosa ou benéfica

FotômetroFotômetro

Galileu GalileiGalileu Galilei(1564 - 1642)(1564 - 1642)

Aparelho calibrado:Aparelho calibrado:padronizarpadronizar

fotômetrofotômetro

Corrente (I)=quantidade

tempo

EspectrômetrEspectrômetroo

EspectrômetroEspectrômetro

prismaprisma

colimadorcolimador

espelhoespelho

fotômetrfotômetrootelescópitelescópi

oo

lente lente divergentedivergente

II

contínuo

linha de absorção

azul (nm) vermelho

inte

nsi

dad

e

p n

EspectroEspectro

pn

Não!Não!

Não!

Não!Não!

E não!Esse sim!

linhas de absorçãolinhas de absorçãoelétron com maior energia, elétron com maior energia,

mas natureza prefere menor energiamas natureza prefere menor energia

p n

EspectroEspectro

pn

linhas de emissãolinhas de emissão

Leis de KirchhoffLeis de Kirchhoff

Espectro Contínuo Linhas de Emissão

Espectro Contínuo com linhas de absorção

Fonte de Espectro Contínuo

Nuvem de Gás

Medindo Importantes Medindo Importantes Propriedades EstelaresPropriedades Estelares

Depois de uma não tão breve introduçãoDepois de uma não tão breve introdução

Como medir a composição química de uma Como medir a composição química de uma estrela?estrela?

Como medir a composição química de uma Como medir a composição química de uma estrela?estrela?

Através do espectroAtravés do espectroDois problemas: descobrir a Dois problemas: descobrir a presençapresença de um elemento, de um elemento, e medir sua e medir sua quantidadequantidade

PresençaPresença: descobrindo uma ou várias linhas de : descobrindo uma ou várias linhas de absorção ou emissãoabsorção ou emissão

http://astro.if.ufrgs.br/rad/elements/Elements.htm

Hidrogênio: linhas característicasHidrogênio: linhas características

Como medir a composição química de uma Como medir a composição química de uma estrela?estrela?

QuantidadeQuantidade::quanto mais intensa e mais escura a linha de quanto mais intensa e mais escura a linha de

absorçãoabsorção, maior a quantidade, maior a quantidadequanto mais intensa e mais clara a linha de quanto mais intensa e mais clara a linha de

emissãoemissão, maior a quantidade, maior a quantidade

Como medir a temperatura de uma Como medir a temperatura de uma estrela?estrela?

Carga acelerada irradia Carga acelerada irradia com certa energia (certo com certa energia (certo ))

37,5 º37,5 º

SuperficialSuperficial

Quanto maior a temperatura, Quanto maior a temperatura, maior a velocidademaior a velocidade

Lei de WienLei de Wien

Como medir a temperatura de uma Como medir a temperatura de uma estrela?estrela?

Estudando o espectro da estrela, podemos Estudando o espectro da estrela, podemos descobrir qual cor é mais fortemente irradiadadescobrir qual cor é mais fortemente irradiada

máx. fluxo x T = 0,290 cm.Kmáx. fluxo x T = 0,290 cm.K

calculamos a temperatura pela calculamos a temperatura pela Lei de WienLei de Wien

Como medir o campo magnético de uma Como medir o campo magnético de uma estrela?estrela?

Núcleo:Núcleo:cargas em cargas em

movimento movimento geram campo geram campo

magnéticomagnético

NN

SS

Campo magnético Campo magnético põe as cargas em põe as cargas em movimentomovimentoMotor:Motor:

VentiladorVentiladorCortador GramaCortador Grama

Como medir o campo magnético de uma Como medir o campo magnético de uma estrela?estrela?

Na presença de um campo magnético, as linhas de absorção e de emissão são divididas em duas ou mais linhas próximas – Efeito Zeeman

Quanto maior o campo, maior a separação

Como medir a velocidade de uma estrela?Como medir a velocidade de uma estrela?

velocidade velocidade radialradial

velocidade velocidade tangencialtangencial

movimento ao longo da linha de

visão

movimento perpendicular à linha de visão

observador estacionário

Efeito DopplerEfeito Doppler

Como medir a velocidade radial da Como medir a velocidade radial da estrela?estrela?

normal

Como medir a rotação de uma estrela?Como medir a rotação de uma estrela?

A B• extremo A se aproxima do observador (blueshift)

• extremo B se afasta do observador (redshift)

Como medir a rotação de uma estrela?Como medir a rotação de uma estrela?

• Considere uma linha de absorção sendo formada em todos os pontos da atmosfera estelar.

• Se a estrela não estiver rotacionando, não ocorrerão os desvios, e a linha será bem estreita.

• Se a estrela estiver rotacionando, ocorrerão os desvios, e a linha será alargada.

Como medir o fluxo de uma estrela?Como medir o fluxo de uma estrela?

O que faz sair mais água?O que faz sair mais água?

PotênciaPotência

ÁreaÁrea

Como medir o fluxo de uma estrela?Como medir o fluxo de uma estrela?

Fotômetro

d

AA

P

4.TF

AP

F

Lei de Lei de Stefan-BoltzmannStefan-Boltzmann

Como medir o raio de uma estrela?Como medir o raio de uma estrela?

4.TF

AP

F

eA

PT 4.

24

.4.

R

PT

Como medir a magnitude de uma estrela?Como medir a magnitude de uma estrela?

Qual poste brilha mais?Qual poste brilha mais?

123456

Brilho aparentedas estrelas

(Hiparcos, séc. II a.C.)

Como medir a magnitude de uma estrela?Como medir a magnitude de uma estrela?

1 2 3 4 5 6

magnitude

Flu

xo m

ed

ido F

m = C – 2,5 log Fm = C – 2,5 log F

magnitude aparentemagnitude aparente

Como medir a magnitude de uma estrela?Como medir a magnitude de uma estrela?

Como medir a magnitude de uma estrela?Como medir a magnitude de uma estrela?

1

2

3

4

5

6

d

d

d

dd

d

d = 10 pc = 32,7 ALd = 10 pc = 32,7 AL

magnitude magnitude absolutaabsoluta

O diagrama H-R O diagrama H-R (Hertzprung (Hertzprung Russell)Russell)

Evolução EstelarEvolução Estelar

Massa

Não é essa a posição das

estrelas no céu

Não existe movimento nesse sentido

Como medir a idade de uma estrela?Como medir a idade de uma estrela?

Idade ZeroIdade Zero

Temperatura

Lu

min

osid

ad

e

Aglomerado AbertoAglomerado AbertoModelo de EvoluçãoModelo de Evolução2 bilhões 2 bilhões

de anosde anos10 bilhões 10 bilhões de anosde anos

Casos EspeciaisCasos Especiais( ( importantes para importantes para

comparação com outras comparação com outras teorias )teorias )

Como medir a distância até uma estrela?Como medir a distância até uma estrela?

Estrelas PróximasEstrelas Próximas

Rio

D

E

C

A

B

d

EC

DEBCABd

Distância até o outro lado do rioDistância até o outro lado do rio

Como medir a distância até uma estrela?Como medir a distância até uma estrela?

d

Dp tan

221 AA

p

mparalaxe.mpg

Como medir a velocidade tangencial da estrela?Como medir a velocidade tangencial da estrela?

• devemos saber a distância de estrela até nós

• e devemos medir a taxa de variação angular no céu (movimento próprio)

d

(segundos de arco por ano)

Como medir a massa de uma estrela?Como medir a massa de uma estrela?

Paróptico

Sistemabinário

Gravitacionalmenteunidas

Como medir a massa de uma estrela?Como medir a massa de uma estrela?

Estrelas DuplasEstrelas Duplas

CM

3ª Lei de Kepler3ª Lei de Kepler

M1 + M2 = R3 / t2

ConclusõesConclusões

É fácil fazer essas É fácil fazer essas medidas?medidas?

Hidrogênio

Hélio

Oxigênio

Carbono

Nitrogênio

Neônio

Por que fazer essas medidas?Por que fazer essas medidas?

Grandeza Método Por quê?Química espectro Evolução

Temperatura Lei Wien ClassificaçãoCampo Magn. E. Zeeman Estudo Sol

Vel. Radial E. Doppler DinâmicaRotação E. Doppler Manchas

Fluxo Fotômetro P lanetaRaio L e T ClassificaçãoIdade Indireta Evolução

Distância P aralaxe EscalasMassa L. Kepler Evolução

FimFim

Relação de animações e sua referências

Animações:

mparalaxe.mpg