Eksperimentalne metode u astronomiji

Kristijan Kari ć

Uvod



Astronomija-najstarija znanost



Povijest astronomije



Područja astronomije



Opažačka

astronomija  Teorijska astrofizika  Interdisciplinarnost ( astrobiologija, arheoastronomija, astrokemija….) 

Zaključak

Povijest astronomije “vremenska linija”

Svemirska era Moderna astronomija (1650 Renesansna astronomija (1400 -1650)



1957

 Kepler

1958

  Bruno

1961

     

30 000 pr.n.e.

– danas)

Huygens - otkrio Saturnove prstenove Newton Descartes - Vostok1 Teorija opće gravitacije Hubble, E.  neuspješna misija (USA) Doplerov efekt (1842)  Stonehenge prvi let čovjeka u svemir – maglice su spiralne galaksije

1970

 50-tih i 60-tih – izgrađeni veliki teleskopi - satelit za rendgenske zrake - Uhuru

Starogrčka astronomija

    Thales pomrčina Anaximander, Pitagorejci Aristotel - Zemlja je sfera Eratosten, Ptolemej geocentrični sustav

1983

- prvi sateliti za infracrvene spektre (iznad 700 km)

1992

- COBE (Cosmic backrgorund Explorer satelit)

1996

-

1997

: Mars Pathfinder, Mars Rover

nove misije : Spirit i Opportunity

1400 1650 danas 30000 pr.n.e.

500 pr.n.e.

0

Opažačka astronomija

 promatranje golim okom  teleskopi  ostali uređaji spektograf, kompjuteri, CCD - fotodiode

Promatranje golim okom Mjerenje promjera udaljenog (astronomskog) objekta Alat: kutomjer i 2 ravnala sve do 17.st.- Galileo: supernove, komete; stare kamene strukture za promatranje Sunca Tycho Brahe, njegove podatke koristio je Kepler, pomoću njih kreirao zakone gibanja nebeskih tijela

za mjesec

A

 

kut

0,5

 2 

L



D

2  

DA

3350

km

Teleskopi

•

Optička astronomija

• • Radio astronomija • Infracrvena astronomija

Visoko energetska astronomija

Optički teleskopi - refraktori



refratktori

, prvi teleskopi  2 konvergentne leće: objektiv i okular (žarište okulara i objektiva praktički u istoj točki)

povećanje teleskopa



M f ok



tg

 1

tg

 0 

f ob f ok

Optički teleskopi - reflektori

  objektiv je parabolično zrcalo povećanje je jednako omjeru  1 /  0   nema aberacije reflektori se mogu koristiti za širi spektar svjetlosti od refraktora

Optički teleskopi - reflektori

Liquid mirror telescope

(LMT) - zemaljski i svemirski teleskopi   1% cijene standardnog teleskopa na Zemlji nedostatak-mora biti fiksno postavljen prema gore

Liquid mirror telescope

(LMT)

 nedostaci refraktora odnosno prednosti reflektora  difrakcija svjetlosti – stvara prsten oko točke koju promatramo    moć razlučivanja – limitirana je valnom duljinom svjetlosti više teleskopa 

D



D

  100

0, 02

 5

cm



arc

sec

Detekcija

 ranije detekcija okom i skiciranje na papir  svjetlo se ˝sprema˝ ponekad i satima detektori:  kemijski – film  elektronički – slično digitalnim kamerama

Kemijski detektori

 do 1980- tih- fotografski film za snimanje  film apsorbira fotone  neefikasan proces – samo 4% fotona koji pogode film konstruiraju film

Elektronički detektori

 digitalni fotoaparati  upadna svjetlost pogađa poluvodičku površinu- omogućuje elektronima da se gibaju površinom  površina podijeljena u tisuće piksela- broj elektrona je proporcionalan broju fotona intenzitetu svjetlosti  uređaj priključen na kompjuter koji broji elektrone

CCD - Charge couple device

 fotodetektori poredani po stupcima i osjetljivi na određene boje, (RGB) najviše na zelenu; procesor na osnovu algoritma izračunava ostale vrijednosti, plavu i crvenu

Astronomija X zraka (visokoenergentska)  Atmosfera nepropusna za X – zrake pa se teleskopi nalaze u Zemljinoj orbiti

Astronomija X zraka

     X zrake emitiraju vrlo vrući plinovi (1-100 milijuna K) X zračenje ima i zrači 100 000 puta više energije nego Sunce neutronske zvijezde i crne rupe zrače X zračenje do danas detektirano tisuće izvora fotoni energija viših od 30 keV imaju doseg nekoliko metara u zraku, od 0,5 do 5 keV (najćešća količina energije nebeskih tijela) apsorbirana u 10 cm zraka

Metode promatranja

 sondirajuća raketa  baloni

Sateliti u Zemljinoj orbiti

          detektira cijeli spektar X zraka- za razliku od balona detekcija nije vremenski ograničena – za razliku od sondirajućih raketa Detekcija CCD detektorom, kao u optičkim uređajima Vidljiva svjetlost – 1 foton proizvede 1 elektron X zrake- 1 foton proizvede 100-1000 elektrona

Chandra X - ray Observatory

Leti na 1/3 udaljenosti do Mjeseca Najveći satelit lansiran

suttlom

Vrlo glatka zrcala od iridija i zlata Zrake upadaju pod velikim kutevima

Mars Pathfinder

  1996 -1997 (brzo, dobro, jeftino) – do 150 mil. dolara

Mars Rover

– analiza Marsove atmosfere, klime, geologije, kamenja   robotska misija supersonični padobran,

rakete

i veliki

airbag



16 500

slika Lander; 550 Rover; 15 kemijskih analiza  akcelerometar, magnetometar, meteorološki senzori

Nove misije

   Spirit i Opportunity bolja pokretljivost otkrili ˝stari Mars˝- vlažan i nastanjiv

Buduće misije

Zaključak

 vrlo široko područje istraživanja  porijeklo i nastanak Svemira  život u Svemiru  teraformiranje?

Kraj

( spontani pljesak )