Astrometrija i fotometrija asteroida Vesta

Transcription

1 Srednja škola za elektrotehniku i računalstvo Rijeka Astrometrija i fotometrija asteroida Vesta Učenik: Dario Zubović, 1. r. Mentor: Vanesa Ujčić Ožbolt, dipl. oec. vanesa@aad.hr Školska godina 2011./2012.

2 Sadržaj 1. Uvod Asteroidi Asteroid 4 Vesta Astrometrija i fotometrija Veste Zaključak Životopis Popis literature

3 1. Uvod Na ideju o snimanju asteroida i astrometriji mi je dao jedan kolega iz Akademskog astronomskog društva Rijeka, čiji sam i ja član. Ubrzo, ideja je prerasla u sve veću želju. Potom sam za ovaj praktični rad odlučio snimati asteroid Vestu i upoznati njegovu putanju. Ujedno, ovo je bila prilika da se upoznam s astrometrijom, kojom se nisam još nikada bavio, pa je ovaj rad korisno stjecanje novog znanja. 2

4 2. Asteroidi Asteroidi su mala tijela u orbiti oko Sunca. Također se nazivaju planetoidima. Ta dva pojma se povijesno povezuju za sva tijela u orbiti oko Sunca koja nisu planeti ili kometi. Otkad je otkriveno da mala tijela vanjskog Sunčevog sustava prema kemijskom sastavu više nalikuju kometima, pojam "asteroid" sve više upotrebljava samo za stjenovita i/ili metalna tijela unutarnjeg Sunčevog sustava, a koja nisu u orbiti Jupitera. Postoje milijuni asteroida, a godišnje se otkriva velik broj istih. Smatra se da su asteroidi nastali tijekom formacije planeta, no nikada nisu uspjeli srasti u jedan planet. Prvi asteroid je otkrio Giuseppe Piazzi godine. Otkriven je potpuno slučajno, nakon što je Piazzi primijetio pomicanje jedne "zvijezde" u Biku. Dobio je ime Ceres i u početku se smatrao planetom. Njegov kolega, Carl Friedrich Gauss, iskoristio je Piazzijeva promatranja kako bi izračunao točnu udaljenost objekta od Zemlje. Iako usavršena, Gaussova metoda za utvrđivanje udaljenosti asteroida još uvijek se koristi. U narednim godinama, uslijedila su otkrića sličnih tijela. Sir William Herschel je istaknuo kako se kod tih tijela u teleskopu ne uočava disk, kao što je slučaj s planetima, već izgledaju točkasto kao zvijezde, no da se značajno razlikuju od zvijezda zbog prividnog pomicanja u odnosu na zvjezdanu pozadinu. Za sva takva tijela predložio je ime "asteroid" (grč. asteroeidē sličan zvijezdi). Do danas je otkriven veliki broj asteroida te smo ih uspješno grupirali prema orbitama i položaju. Većina poznatih asteroida ima orbitu između Marsa i Jupitera u tzv. glavnom asteroidnom pojasu. Procjenjuje se da asteroidni pojas sadrži između 1,1 i 1,9 milijuna asteroida većih od 1 km u promjeru. Smatra se da je njihovo spajanje u planet spriječilo jako gravitacijsko polje Jupitera. Također, pronađeni su asteroidi koji dijele putanju s nekim većim planetom te se nalaze u njegovim Lagrangeovim točkama. Takve asteroidima nazivamo trojancima, a najpoznatiji primjer su Grci i Trojanci koji dijele putanju s planetom Jupiterom. Još jedna važna skupina asteroida su Zemlji bliski asteroidi tj. NEA (eng. Near-Earth asteroids). U tu skupinu svrstavamo sve asteroide kojima putanja prolazi blizu putanje našeg planeta. NEA asteroidi "prežive" na istoj putanji nekoliko milijuna godina, nakon čega budu izbačeni iz Sunčevog sustava uslijed gravitacijskog učinka planeta ili dožive sudar s nekim planetom. Najprihvaćenija teorija o postanku NEA asteroida jest da su oni "odgurani" Jupiterovom gravitacijom iz glavnog asteroidnog pojasa. 3

5 Glavni asteroidni pojas između planeta Marsa i Jupitera; lako su uočljive skupine Jupiterovih trojanaca Još jedna podjela asteroida je prema njihovoj građi, odnosno spektralnom tipu. Tako razlikujemo tri osnovne skupine: C-tip: ugljični asteroidi, 75% svih asteroida S-tip: silikatni asteroidi, 17% svih asteroida M-tip: metalni asteroidi, 8% svih asteroida 2.1. Asteroid 4 Vesta Vesta, odnosno formalnog naziva 4 Vesta, drugi je najmasivniji asteroid i četvrti po redu otkriveni, zbog čega uz njegovo ime i stoji broj četiri. Promjer mu je oko 530 kilometara. U asteroidnom pojasu, Vesta je drugi najmasivniji objekt nakon Ceresa, koji danas više nije u kategoriji asteroida već patuljastih planeta. Moguće je da manje masivni Pallas ima veći volumen, no njegove precizne dimenzije nisu poznate. Heinrich Olbers je otkrio Pallas 1802., dvije godine nakon otkrića Ceresa. Pretpostavio je da su ta dva asteroida ostaci uništenog planeta pa je, kako bi 4

6 se pronašlo još ostataka, predložio pretraživanje područja neba u kojem se sijeku putanje ta dva asteroida. Godine godine zaista i uspijeva te pronalazi Vestu (u međuvremenu je pronađen i Juno). Olbers je prepustio imenovanje novog asteroida matematičaru Carlu Friedrichu Gaussu, koji ga je nazvao prema Rimskoj božici srca, doma i obitelji Vesti. Danas znamo da je slučajnost da je Vesta nađena upravo u području koji je Olbers pretraživao s obzirom da Ceres, Vesta i Pallas nisu dijelovi većeg objekta. Vesta snimljena iz letjelice Dawn Zanimljivo je koliko Vesta ima sličan sastav planetima. Pretpostavlja se da ima slojevitu građu: jezgru od željeza i nikla te bazaltnu koru. Bazalta kora razlikuje Vestu od svih ostalih asteroida te je čini sličnijom terestičkim planetima. Pretpostavlja se kako je takva kora nastala unutar kratkog vulkanskog razdoblja na Vesti. Iako su neke letjelice već snimale izbliza neke od asteroida, sve se to odvijalo u sklopu istraživanja nekih drugih objekata i letjelice su samo proletjele pokraj tih njih. Vesta je prvi asteroid koji je upravo jedan od glavnih ciljeva jedne misije; letjelica se zove Dawn i osim Veste istraživat će i patuljasti planet Ceres. 5

7 Usporedba veličine Veste i još nekih asteroida 6

8 3. Astrometrija i fotometrija Ako želimo izračunati orbitu nekog tijela, potrebno nam je znati njegov točan položaj na nebu kroz dulje vremensko razdoblje, kako bismo dobili smjer i brzinu kretanja. Iz tih podataka možemo izračunati njegov položaj u Sunčevom sustavu i orbitu. Današnja tehnologija, odnosno fotoaparati i računala, znatno ubrzavaju i olakšavaju cijeli postupak. Metoda koju koristimo za dobivanje položaja objekta na nebu iz fotografije zove se astrometrija. To je postupak kojim na fotografiji mjerimo udaljenost između ciljanog objekta i usporednih zvijezda s poznatim položajem. Zatim pomoću kompjutorskog programa izračunavamo koliko svaki piksel na slici iznosi kutnih sekundi na nebu te preračunavamo ranije izmjerene udaljenosti u stvarne koordinate objekta na nebu. Tijekom izvođenja fotometrije također uspoređujemo ciljani objekt s usporednim zvijezdama, no ovaj put s ciljem dobivanja magnitude objekta. Vestu sam slikao fotoaparatom Canon EOS 550D spojenim na teleskop refraktor Vixen FLX (80 mm promjer i 600 mm žarišna duljina) koji je montiran uz glavni teleskop riječke zvjezdarnice. Odabrao sam Vixen zbog većeg vidnog polja (oko 1 ), zbog potrebe za usporednim zvijezdama. Slikao sam s ekspozicijom od 30 sekundi pri ISO vrijednosti 800. Također, važno je znati da u ovakvoj postavi 1 piksel na slici iznosi 1,48 kutnih sekundi. Slikao sam , i godine. Svake od tih noći sam slikao petnaest slika, koje sam kasnije spojio u jednu u cilju smanjivanja šuma i povećanja točnosti rezultata. Zbog utjecaja atmosfere, drugačijeg fokusa i drugog vidnog polja nije moguće vršiti usporedbu fotografija različitih noći. Kako ti već nabrojani vanjski utjecaji utječu na sve objekte u istoj fotografiji, na njoj možemo napraviti usporedbu između referentnih zvijezdi i zadanog objekta. Na primjer, ako preko ciljanog objekta prividno prijeđe oblak, on će jednako zatamniti i ostale objekte u vidnom polju, pa stoga rezultati ostaju jednaki. Kako bih našao referentne zvijezde na slikama koristio sam digitalni zvjezdani katalog Tycho-2. Koristeći iste referentne zvijezde kao kod astrometrije, na slikama sam izvršio fotometriju. Tako sam pomoću magnitude provjerio imam li u vidnom polju zaista Vestu. Dobio sam iduće koordinate asteroida i magnitude za provjeru: Datum Rektascenzija Deklinacija Magnituda h 50m 12s 06 31' 26" 8, h 01m 02s 05 34' 42" 8, h 02m 29s 05 15' 18" 7,8 7

9 Snimak Snimak

10 Snimak Rezultate koje sam dobio usporedio sam s podacima koje sam pronašao na internet stranici međunarodne organizacije za asteroide i komete Minor Planet Center: Datum Rektascenzija 23h 52m 52,1s 00h 01m 18,4s 00h 04m 41,2s Deklinacija 06 32' 12" 05 35' 12" 05 12' 23" Magnituda 8,2 8,2 8,2 Na kraju, pomoću programa find_orb i OrbitViewer uspio sam napraviti prikaz orbite Veste: 9

11 4. Zaključak Iako sam uspio dobiti 3D prikaz orbite Veste pomoću programa find_orb i OrbitViewer, u usporedbi rezultata sa stvarnim koordinatama Veste sa stranice međunarodne organizacije za asteroide i komete (MPC) nailazim na malo veću grešku imam u noći , što pripisujem manjem broju referentnih zvijezda u vidnom polju i vjetru koji je vidljivo izobličio zvijezde na slici. Za ostale dane je rezultat prilično zadovoljavajući. Na ovaj rad gledam kao na uspješno upoznavanje s tehnikama obrade fotografija i učenje astrometrije, s kojom se sada susrećem prvi put. Ujedno, ovaj rad vidim i kao pripremu za buduće kompleksnije projekte. 10

12 5. Životopis Rođen sam i živim u Rijeci. Pohađam 1. razred Srednje škole za elektrotehniku i računalstvo Rijeka. Zanima me astronomija i u Akademsko astronomsko društvo Rijeka sam se učlanio prije četiri godine. Prvi put sam na natjecanju iz astronomije bio u 7. razredu. Jedno od područja astronomije koje me najviše zanima je astrofotografija. U slobodno vrijeme treniram snow-boarding. 11

13 6. Popis literature Knjige: Buchheim Robert K., The Sky is Your Laboratory, Praxis Publishing Ltd, Chichester, UK, Internet: