10-11-2011 Corso di Astrofotografia 1

Cataloghi astronomici

Prof. Roberto NesciDipartimento di Fisica

Universita’ La Sapienza

Roma

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Perche’ i cataloghi?

Scopi di questo Corso sono:

1. farvi realizzare un mini atlante fotografico parziale del cielo.

2. Imparare a fare misure di luminosita’ di stelle per poter seguire le variazioni di luminosita’ di stelle variabili.

E’ qundi necessario saper identificare le stelle e saper trovare le informazioni sulla loro luminosita’.

Data la stagione, si propone di studiare le seguenti costellazioni: Orsa Minore, Cigno, Aquila, Lira, Orione.

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Dati stellari principali

I dati principali di una stella sono:1. Le coordinate celesti;2. La luminosita’ ad una assegnata lunghezza d’onda;3. Il colore, ossia il rapporto tra luminosita’ a due diverse lunghezze

d’onda;

Le coordinate celesti sono analoghe alle coordinate geografiche sulla superficie terrestre;

si chiamano Ascensione Retta (AR, analogo della longitudine) e Declinazione (DEC, analogo della latitudine) ed identificano in maniera univoca la stella.

Potete immaginarle come la proiezione sulla sfera celeste di un reticolato di meridiani e paralleli:

i poli celesti sono sul prolungamento dell’asse di rotazione terrestre, l’equatore celeste e’ sul piano dell’equatore terrestre.

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Dati stellari principali

La AR si indica in Ore, Minuti, Secondi, oppure in gradi e decimali. Va da 0 a 24 ore, ovvero da 0 a 360 gradi da est verso ovest.

La DEC si indica in Gradi, Minuti, Secondi, oppure gradi e decimali.

Va da -90 (polo celeste sud) a +90 (polo celeste nord) con lo zero sull’equatore celeste.

Esempio: Vega si trova a AR 18 36 56.3 ; DEC +38 47 01

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Luminosita’ delle stelle

La luminosita’ di una stella, in un certo intervallo di lunghezze d’onda, e’ fisicamente un flusso luminoso F (energia/tempo/superficie);

nel sistema internazionale si misura quindi in Watt/metro_quadro.

Il Sole ha F=1360 W/mq.

Normalmente la luminosita’ viene data in magnitudini, definite come

-2.5*Log(F)+C;

La ragione di questa scala logaritmica anziche’ lineare e’ che l’occhio risponde in maniera logaritmica alla intensita’ luminosa;

La ragione del segno - e’ storica: il catalogo stellare di Tolomeo (II secolo d.C.) metteva la grandezza delle stelle dalla Prima alla Sesta, con le stelle di prima classe piu’ brillanti.

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Magnitudini

La costante C che compare nella formula della magnitudine e’ stata scelta in modo che la stella Vega, la piu’ brillante dell’emisfero celeste Nord, avesse magnitudine zero.

La magnitudine del Sole in questa scala e’ -26.5La magnitudine della Luna Piena -12.5Le stelle piu’ deboli visibili a occhio nudo sono circa di magnitudine

+6Il flusso di una stella e’ diverso per diverse lunghezze d’onda, per

cui una stella ha magnitudine differente a secondo della lunghezza d’onda considerata.

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Colori stellari

Dalla formula m=-2.5Log(F)+C e’ evidente che una differenza di magnitudini e’ un rapporto di flussi:

m1-m2=-2.5Log(F1/F2)

Il colore di una stella e’ il rapporto del flusso della stella a due lunghezze d’onda diverse, quindi e’ la differenza delle magnitudini della stella a quelle lunghezze d’onda.

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Cataloghi stellari

Un catalogo stellare e’ un elenco di stelle contenente le coordinate celesti e la magnitudine della stella a una data (o piu’) lunghezza d’onda.

Ci sono cataloghi specializzati per la precisione delle coordinate (cataloghi astrometrici)

Altri specializzati per la precisione delle magnitudini (cataloghi fotometrici).

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Principali cataloghi

• I principali cataloghi stellari oggi in uso sono disponibili in rete in formato digitale e sono liberamente accessibili a tutti.

• La banca dati astronomici europea professionale ha sede a Strasburgo (Centree Donnee Stellaires, CDS) ed ha indirizzo: http://cdsweb.u-strasbg.fr/ ; contiene oltre 9000 cataloghi.

• Per l’uso amatoriale i cataloghi piu’ utili sono:

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Elenco Cataloghi

1. Bright Star Catalogue: contiene le stelle fino alla magnitudine visuale 6.5, in pratica tutte le stelle visibili ad occhio nudo in eccellenti condizioni;

2. Tycho2 catalogue: contiene le stelle fino alla magnitudine V=13 ed e’ basato sui dati del satellite Hipparcos;

3. Guide Star Catalogue (GSC2.3): contiene stelle fino alla magnitudine 18 ed e’ basato sulle lastre fotografiche di tutto il cielo dei telescopi Schmidt di Monte Palomar (USA), Siding Spring (Australia) e La Silla (Cile):

4. General Catalogue of Variable Stars (GCVS), una raccolta di tutte le stelle variabili note, che viene aggiornata periodicamente. Questo e’ un catalogo eterogeneo, basato sulle scoperte fatte dai singoli astronomi.

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Contenuto dei cataloghi

• Del GSC esiste una versione ridotta (GSC1.1) in formato utilizzabile da diversi software astronomici amatoriali, anch’essa liberamente scaricabile via web.

• Questi cataloghi danno le posizioni delle stelle con accuratezza migliore del decimillesimo di grado e le loro magnitudini in varie bande fotometriche (blu, verde, rosso, infrarosso)

• Ogni catalogo ha il suo sistema di magnitudini, per cui ci sono differenze sistematiche di luminosita’ per una data stella tra un catalogo e l’altro. I passaggi da un sistema all’altro sono possibili, se non si richiede una grande precisione.

• Il GCVS riporta il nome della stella variabile, le coordinate, gli estremi di variabilita’ della magnitudine e la classificazione (es. Cefeide, ad eclisse, Nova, Mira, ecc.).

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Cataloghi

• In generale non e’ bene mescolare magnitudini tra vari cataloghi.

• Poiche’ i dati dei vari cataloghi sono stati presi ad epoche diverse, per stelle variabili le differenze di magnitudine da un catalogo all’altro dipendono anche dalla variabilita’ intrinseca della stella.

• Le posizioni stellari sono riportate in genere all’anno 2000.0.• I diametri apparenti delle stelle, viste da Terra, sono dell’ordine

di un secondo d’arco, per cui una data stella puo’ avere in differenti cataloghi una posizione leggermente diversa, entro questa tolleranza.

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Stelle variabili

• Per le stelle variabili sono importanti anche alcuni siti web amatoriali, gestiti dalle associazioni degli Stati Uniti (AAVSO)

www.aavso.org/lcg, della Gran Bretagna (BAA) www.britastro.org/vss, e del Giappone (VSNET) http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/vsnet/.

Esiste anche una sezione dell’Unione Astrofili Italiani con sitohttp://stellevariabili.uai.it/• Questi siti sono costantemente aggiornati dai contributi di

astronomi amatoriali di tutto il mondo, e forniscono per ogni stella variabile la cartina di identificazione, le stelle vicine non variabili di confronto e la curva di luce (magnitudine in funzione del tempo) aggiornata in tempo reale.

• Il contributo dei non professionisti allo studio delle variabili e’ stato ed e’ tuttora di primaria importanza scientifica.

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Planetari virtuali

Un modo semplice per avere simultaneamente una carta celeste e un catalogo di magnitudini stellari e’ l’uso di un Planetario Virtuale, cioe’ di un programma che visualizza una zona di cielo e permette, cliccando su una stella, di avere le sue coordinate e magnitudini.

Ne esistono diversi, sia gratuiti che a pagamento, per vari sistemi operativi (Linux, Mac_OS, Windows).

Sono tutti sostanzialmente buoni, ma hanno diverse funzionalita’ e la scelta dipende dalle specifiche esigenze d’uso dell’utente.

Tra quelli gratuiti citiamo:1. Stellarium, sviluppato dall’European Southern Observatory

(ESO) (www.stellarium.org);2. Carte du Ciel, (SkyChart) (www.ap-i.net/skychart/start).