1.2 Nablyudatel'nye dannye

Lekciya 1. Koordinaty v zvezdnoi astronomii

1.2 Nablyudatel'nye dannye

Nablyudatel'nye dannye, ispol'zuemye v zvezdnoi astronomii, ves'ma raznoobrazny. Eto sobstvennye dvizheniya i luchevye skorosti, harakterizuyushie dvizhenie zvezd i drugih ob'ektov v prostranstve, zvezdnye velichiny i pokazateli cveta v razlichnyh fotometricheskih sistemah, sluzhashie dlya opredeleniya rasstoyanii do ob'ektov i ih metallichnostei, spektral'nye harakteristiki, sluzhashie dlya opredeleniya himicheskogo sostava ob'ektov. Krome togo, naryadu s nablyudatel'nymi dannymi, poluchaemymi v opticheskom diapazone, shiroko ispol'zuyutsya rezul'taty nablyudenii v inyh diapazonah spektra. Po mere obsuzhdeniya razlichnyh razdelov zvezdnoi astronomii, budut obsuzhdat'sya i istochniki nablyudatel'nyh dannyh, a takzhe sposoby ispol'zovaniya imeyusheisya informacii.

Nablyudatel'nye dannye obychno sobirayutsya v katalogi, kotorye i ispol'zuyutsya v dal'neishem dlya resheniya konkretnyh zadach. V poslednie desyatiletiya takie katalogi sobirayutsya v organizovannye po vsemu miru informacionnye centry, glavnym iz kotoryh yavlyaetsya Centre de donnes stellaries (Centr zvezdnyh dannyh), kotoryi nahoditsya vo Francii, v Strasburge. V neskol'kih stranah, takih kak SShA, Yaponiya, Rossiya i dr., imeyutsya nacional'nye (regional'nye) centry dannyh, kotorye osushestvlyayut vzaimnyi obmen dannymi so Strasburgskim centrom, i na svoih serverah imeyut kopii vsego sobraniya katalogov (zerkala). Vse sozdavaemye nablyudatelyami katalogi mogut byt' polucheny po komp'yuternoi seti Internet iz lyubogo centra dannyh. V Rossii lokal'nyi Centr zvezdnyh dannyh vhodit v Institut astronomii RAN (INASAN) v g. Moskve. V poslednie gody v seti Internet mozhno naiti bazy dannyh po ob'ektam opredelennogo klassa. Tak, imeetsya baza dannyh, gde sobrany parametry sharovyh skoplenii, peremennyh zvezd tipa δ Cep. Imeetsya takzhe sozdannaya shveicarskimi astronomami baza dannyh WEBDA, gde sobrany samye raznoobraznye rezul'taty nablyudenii zvezd rasseyannyh zvezdnyh skoplenii.

V dannom paragrafe budut kratko rassmotreny lish' osnovnye klassy dannyh, shiroko ispol'zuemyh v zvezdnoi astronomii. Nachnem s polozhenii i sobstvennyh dvizhenii zvezd. Uglovye koordinaty zvezd i ih izmenenie so vremenem - sobstvennye dvizheniya - astronomy izmeryayut ochen' davno. Mnogochislennye meridiannye i fotograficheskie izmereniya priveli k sozdaniyu obshirnyh svodnyh katalogov, soderzhashih tochnye polozheniya i sobstvennye dvizheniya soten tysyach zvezd. Mozhno upomyanut' takie izvestnye katalogi, kak SAO, PPM, AGK3 i dr. Eti dannye shiroko ispol'zovalis' v zvezdnoi astronomii dlya issledovaniya dvizhenii zvezd v okrestnostyah Solnca i vyvodov o kinematicheskih svoistvah zvezdnyh sistem, takih kak zvezdnye skopleniya i nasha Galaktika, v celom. Svodnye katalogi sozdavalis' na osnove tak nazyvaemyh fundamental'nyh katalogov, v kotoryh soderzhatsya vysokotochnye polozheniya i sobstvennye dvizheniya otnositel'no nebol'shogo chisla yarkih zvezd. Iz fundamental'nyh katalogov mozhno nazvat' takie, kak FK3, FK4, FK5. Iz-za nebol'shogo chisla zvezd sami fundamental'nye katalogi v zvezdnoi astronomii prakticheski ne ispol'zuyutsya. V rezul'tate raboty astrometricheskogo ISZ Hipparcos, zapushennogo v 1989 g., bylo sozdano neskol'ko katalogov, v tom chisle katalog Tycho-2, kotoryi v nastoyashee vremya yavlyaetsya glavnym istochnikom dannyh o polozheniyah i sobstvennyh dvizheniyah zvezd. On soderzhit dannye o 2.5•10⁶ zvezd do ?13-oi vidimoi zvezdnoi velichiny V. Ochen' vazhnoi harakteristikoi astronomicheskih katalogov yavlyaetsya ih polnota - dolya zvezd, prisutstvuyushih v kataloge po otnosheniyu ko vsem zvezdam dannoi zvezdnoi velichiny. Schitaetsya, chto katalog Tycho-2 polon do ?11^m. Pri etom dlya podavlyayushego chisla zvezd yarche 10-oi zvezdnoi velichiny oshibki sobstvennyh dvizhenii ne prevoshodyat 0″.001 v god. Eta velichina, soglasno izvestnoi formule vychisleniya lineinoi skorosti iz sobstvennogo dvizheniya, , gde r - rasstoyanie do zvezdy v parsekah, sootvetstvuet oshibke v skorosti 4.74 km/s na rasstoyanii v 1000 parsek. Takaya oshibka sravnima so srednei tochnost'yu izmereniya luchevyh skorostei dalekih zvezd. Otmetim, chto srednyaya oshibka sobstvennyh dvizhenii kataloga AGK3 sostavlyaet0″.007 v god, tak chto poyavlenie kataloga Tycho-2 vlechet poistine revolyucionnye izmeneniya v kachestve sobstvennyh dvizhenii, dostupnyh dlya ispol'zovaniya v zvezdnoastronomicheskih issledovaniyah. Ves'ma perspektivnym predstavlyaetsya novyi katalog UCAC-3.

Perechislennye vyshe katalogi schitayutsya absolyutnymi. Pod etim ponyatiem podrazumevaetsya, chto sobstvennye dvizheniya iz etih katalogov soderzhat minimal'no vozmozhnuyu v nastoyashee vremya sistematicheskuyu oshibku, vhodyashuyu vo vse sobstvennye dvizheniya i opredelyayushuyu tochnost' sistemy otscheta dvizhenii zvezd. Naryadu s absolyutnymi katalogami v nastoyashee vremya sushestvuet bol'shoe kolichestvo katalogov, soderzhashih tak nazyvaemye otnositel'nye sobstvennye dvizheniya, gde sistema otscheta ne fiksirovana i soderzhit bol'shuyu sistematicheskuyu oshibku. Dannye v etih katalogah obychno poluchalis' iz fotograficheskih nablyudenii slabyh zvezd, a v nastoyashee vremya - iz nablyudenii na PZS-priemnikah. Obychno eto katalogi dvizhenii zvezd v nebol'shih oblastyah neba. Takovy mnogochislennye katalogi sobstvennyh dvizhenii v oblastyah, soderzhashih zvezdnye skopleniya, kotorye sozdavalis' s cel'yu vydeleniya chlenov skoplenii. Zdes' predel'naya zvezdnaya velichina mozhet dostigat' V ≈ 20m.

V kachestve istochnika polozhenii ogromnogo chisla zvezd mozhno ukazat' katalogi USNO-1A i USNO-2, sozdannye na Morskoi observatorii SShA (United States Naval Observatory). V nih soderzhatsya poluchennye putem skanirovaniya fotoplastinok Palomarskogo atlasa i ego yuzhnogo prodolzheniya polozheniya soten millionov zvezd do V ≈ 21^m. S 2003 goda stal dostupen katalog USNO-B1.0, soderzhashii 1 042 618 261 ob'ekt: zvezdy i galaktiki.

Ochen' vazhnymi velichinami, s pomosh'yu kotoryh opredelyayutsya rasstoyaniya do ob'ektov, yavlyayutsya trigonometricheskie parallaksy, osnovnym istochnikom kotoryh sluzhit v nastoyashee vremya katalog Hipparcos.

Teper' pereidem k obsuzhdeniyu luchevyh skorostei. Luchevaya skorost' est' izmenenie rasstoyaniya do zvezdy ot nablyudatelya so vremenem. Tak kak pri uvelichenii rasstoyaniya ot nablyudatelya prirashenie rasstoyaniya polozhitel'no, to luchevaya skorost' polozhitel'na, esli ob'ekt udalyaetsya ot nablyudatelya. Luchevaya skorost' opredelyaetsya na osnove effekta Doplera, kotoryi zaklyuchaetsya v smeshenii spektral'nyh linii v spektre dvizhushegosya otnositel'no nablyudatelya istochnika. Dlina volny smeshennoi linii svyazana s dlinoi volny toi zhe linii nepodvizhnogo otnositel'no nablyudatelya istochnika sootnosheniem , gde est' luchevaya skorost', a c - skorost' sveta. Otsyuda imeem: Formula (1-6) verna dlya malyh po sravneniyu so skorost'yu sveta skorostei ob'ektov. Dlya luchevyh skorostei sravnimyh so skorost'yu sveta neobhodimo ispol'zovat' bolee tochnuyu formulu: Pri ochen' bol'shih luchevyh skorostyah, vstrechayushihsya tol'ko u vnegalakticheskih ob'ektov, z mozhet byt' bol'she 1 - naprimer u kvazara OH471 pri z = 3.4 luchevaya skorost' ravna priblizitel'no 270 000 km/c. Samoe bol'shoe iz izmerennyh v nastoyashee vremya krasnyh smeshenii ravno primerno pyati, chto sootvetstvuet vremeni menee odnogo milliarda let ot nachala Bol'shogo vzryva - momenta obrazovaniya Vselennoi.

Ranee, do nachala 70-h godov HH veka, luchevye skorosti opredelyalis' putem izmereniya fotoizobrazhenii spektrov zvezd, poetomu poluchenie luchevyh skorostei bylo ochen' trudoemkoi proceduroi, a vysokaya tochnost' poluchalas' tol'ko dlya samyh yarkih zvezd. V nastoyashee vremya luchevye skorosti izmeryayutsya s pomosh'yu tak nazyvaemyh krosskorrelyacionnyh spektrografov, inogda do sih por nazyvaemyh mashinami Griffina po familii izobretatelya metoda. Zdes' svet ot zvezdy, razlozhennyi v spektr, prohodit cherez masku, yavlyayushuyusya izobrazheniem spektra zvezdy blizkogo spektral'nogo klassa, i sobiraetsya fotometrom. Maska mozhet peremeshat'sya vdol' spektra, i pri opredelennom polozhenii maski ee linii sovpadayut s liniyami v spektre izmeryaemoi zvezdy, chto privodit k poyavleniyu minimuma na zavisimosti signala fotometra ot polozheniya maski. Takoi metod izmereniya v sostoyanii dat' tochnost' odnogo opredeleniya luchevoi skorosti odinochnoi zvezdy vyshe 100 m/s, chto blizko k fizicheskomu predelu tochnosti izmereniya luchevyh skorostei zvezd, opredelyaemomu dvizheniyami v atmosferah zvezd (naprimer - granulyaciei v atmosferah zvezd tipa Solnca). Iz sovremennyh naibolee ob'emnymi katalogami luchevyh skorostei zvezd yavlyayutsya katalogi Nidevera i dr. (2002), Barb'e-Brossa i Faigona (2000), Barberi i Grattona (2002) i Nordstrem i dr. (2004). Ne utratil populyarnosti i vyshedshii v nachale 50-h godov HH veka Obshii katalog luchevyh skorostei - GCRV.

V centrah zvezdnyh dannyh imeyutsya bol'shie sobraniya fotometricheskih i spektral'nyh katalogov, kotorye pozvolyayut opredelyat' mnogie vazhnye harakteristiki zvezd i zvezdnyh sistem. V poslednee vremya osobenno vazhnymi stali fotometricheskie opredeleniya v infrakrasnoi oblasti spektra. V chastnosti, na dvuh 1.5-metrovyh teleskopah, ustanovlennyh v Severnom i Yuzhnom polushariyah, byl vypolnen obzor vsego neba v treh spektral'nyh intervalah infrakrasnoi oblasti. Nablyudeniya priveli k vyhodu tak nazyvaemogo obzora 2MASS, kotoryi soderzhit kak IK-izobrazheniya neba, tak i katalog tochechnyh istochnikov, v osnovnom zvezd. Kak my rassmotrim pozdnee, nablyudeniyam v IK-oblasti znachitel'no men'she meshaet mezhzvezdnoe pogloshenie sveta, tak chto obshirnye dannye v IK-diapazone rasshirili vidimuyu chast' nashei Galaktiki. Eshe dalee v IK-oblast' prodvinuty nablyudeniya so sputnika Spitzer, kotorye priveli k sozdaniyu obzora GLIMPSE. Etot obzor vklyuchaet katalog tochechnyh istochnikov, soderzhashii dannye o 30 mln. zvezd v oblasti 220 kvadratnyh gradusov vokrug centra Galaktiki. Novye IK-dannye priveli k otkrytiyu mnozhestva oblastei zvezdoobrazovaniya, k otkrytiyu okolo trehsot novyh zvezdnyh skoplenii.

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdnaya astronomiya Publikacii so slovami: zvezdnaya astronomiya
Sm. takzhe: Elene Vyacheslavovne Glushkovoi - 50 ! Konferenciya «Sovremennaya zvezdnaya astronomiya - 2014» Konferenciya "Sovremennaya zvezdnaya astronomiya" K 100-letiyu so dnya rozhdeniya Petra Grigor'evicha Kulikovskogo Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 5–8 Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 3–4 Lekcii po Galakticheskoi Astronomii. 1–2 Vse publikacii na tu zhe temu >>