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Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Paula Andrea Ortiz Otálvaro Astronomía Básica – 2007/2 Las Magnitudes Estelares.

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Presentación del tema: "Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Paula Andrea Ortiz Otálvaro Astronomía Básica – 2007/2 Las Magnitudes Estelares."— Transcripción de la presentación:

1 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Paula Andrea Ortiz Otálvaro Astronomía Básica – 2007/2 Las Magnitudes Estelares Contenido: La Luz La Escala de Magnitudes Estelares Tipos Espectrales básicos Última actualización: septiembre 14 de 2007

2 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 2 LAS ESTRELLAS ¿Qué son?

3 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro Las estrellas Una estrella es una gran cuerpo celeste de forma casi esférica, compuesto de gases que están a altas temperaturas internas, y que está compuesta fundamentalmente por hidrógeno y helio. Para los astrónomos ha sido muy importante conocer información acerca de la masa, luminosidad, temperatura y composición química de las estrellas 3

4 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 4 LA ESCALA DE MAGNITUDES … Todo comenzó en la antigua Grecia, con el astrónomo Hiparco, quien inventó un sistema para denotar el brillo de las estrellas. Este sistema llamado La escala de magnitudes consiste en asignar un número dependiendo de cuán brillante se vea una estrella. BRILLO Es la cantidad de energía por unidad de área (m 2 ) por unidad de tiempo. Es la cantidad de energía que nos llega de una estrella.

5 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 5 En el siglo XX los astrónomos definieron una escala de magnitudes más precisa. La redefinieron de tal manera que una diferencia de magnitud de 1 corresponda a un factor de en la energía. Por ejemplo: se necesitan 2.5 estrellas de tercera magnitud para tener la misma cantidad de luz que se recibe de una estrella de segunda magnitud

6 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 6 La Escala de Magnitudes A estas magnitudes se les llama magnitudes aparentes porque describe cuán brillante un objeto aparece para un observador en la Tierra. Es decir, la magnitud aparente es la medida de la energía que llega a la Tierra. No se refiere al brillo real de las estrellas. Una estrella que aparece muy débil en el cielo puede ser realmente muy brillante pero que está extremadamente lejos Entonces para determinar el verdadero brillo de un objeto en el cielo primero se debe saber cuán lejos se está de él.

7 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 7 Paralaje Es el desplazamiento aparente de un objeto observado debido a un cambio en el lugar de observación A medida que la Tierra orbita el sol, las estrellas más cercanas parecen moverse sobre el fondo de las más lejanas

8 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 8 La Escala de Magnitudes Entonces para tener una magnitud menos relativa a nuestra posición desde la Tierra se definió la magnitud absoluta La magnitud absoluta de una estrella es la magnitud aparente que una estrella tendría si se ubicara a una distancia exacta de 10 parsecs desde la Tierra

9 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 9 La Escala de Magnitudes Ley del inverso al cuadrado El brillo aparente de una fuente de luz es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la fuente y el observador. Los astrónomos utilizaron esta ley y derivaron una ecuación que relaciona: la magnitud aparente (m), la absoluta (M) y la distancia (d) de una estrella desde la Tierra. Así se puede obtener M

10 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 10 Si las estrellas están tan lejos cómo podemos conocer sus propiedades físicas y químicas?

11 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 11 El conocimiento de las estrellas y las galaxias viene del estudio de la luz que llega a la Tierra proveniente de esos lugares distantes Pero … Qué es la luz? Galileo Velocidad Newton Prisma Espectro La luz blanca es una mezcla de todos los colores Se compone de diminutas partículas indetectables

12 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 12 Huygens La luz viaja en forma de ondas y no como partículas. Qué son las ondas? Las ondas son una perturbación periódica de alguna propiedad de un medio, que se propaga a través del espacio transportando energía.

13 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 13 Y sus componentes… Frecuencia: Número de crestas que pasan por un punto dado en un segundo

14 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 14 Thomas Young lo confirmó

15 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 15 Y llegó Maxwell… Demostró que los efectos eléctricos y magnéticos deben viajar a través del espacio en forma de ondas Velocidad: 3 x 10 8 m/s La luz consiste en campos eléctricos y magnéticos perpendiculares que oscilan Radiación electromagnética!!!

16 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Serie de colores semejante a un arco iris que se produce al dividir una luz compuesta como la luz blanca en sus colores constituyentes. 16

17 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 17 El concepto de luz que utilizamos se refiere a todo el espectro electromagnético La radiación ultravioleta o infrarroja son formas de luz con longitudes de onda que no son detectadas por el ojo humano

18 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 18 Análisis Espectral cada elemento químico produce su patrón característico de líneas espectrales Entonces nació la técnica del análisis espectral gracias al diseño y la construcción de un espectroscopio, que es un aparato mediante el cual se amplifica y examina el espectro de una muestra; y al descubrir que cada elemento químico produce su patrón característico de líneas espectrales

19 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 19 Espectroscopios: son los aparatos para observar visualmente un espectro. Espectrógrafos: son los que sirven para observar y registrar un espectro fotográficamente. Espectrofotómetros: son los empleados para medir la intensidad de las diferentes partes del espectro. IMPORTANTE: La distancia a la que puede situarse un espectroscopio de la fuente de luz es ilimitada.

20 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 20 Espectro Solar líneas espectrales Fraunhofer descubrió finas líneas oscuras: las líneas espectrales

21 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 21 Lo que se observa experimentalmente… Los átomos en un gas extraen luz de longitudes de onda muy específicas de la luz que pasa a través suyo Los átomos en un gas extraen luz de longitudes de onda muy específicas de la luz que pasa a través suyo Las líneas espectrales de un elemento particular corresponden a las diferentes transiciones de los electrones entre niveles de energía permitidos en átomos de ese elemento

22 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 22 Debido a la experiencia en el manejo de los espectros, Kirchhoff formuló unas leyes importantes del análisis espectral: espectro continuo: Un objeto caliente emite un espectro continuo: un arco iris completo de colores sin ninguna línea espectral. líneas de absorción) Cuando un espectro continuo se ve a través de algún gas caliente, aparecen las líneas espectrales (líneas de absorción) en él.

23 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 23 ESPECTRO ESTELAR Después de la clasificación hecha por Hiparco de magnitudes aparentes, se tiene una clasificación moderna a través del tipo espectral. Para ello hay dos catálogos diferentes: Catálogo de HenryDraper HD (Hardvard) Catálogo del Obdervatorio Yerkes Los tipos espectrales tienen una secuencia de temperatura y son: O B A F G K M

24 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 24 ClaseTemperaturaColorMasaRadioLuminosidadLíneas de absorción O °CAzul NitrógenoNitrógeno, carbono, helio y oxígenocarbono heliooxígeno B °CBlanco azulado Helio, hidrógeno A °CBlanco3,12,180Hidrógeno F °CBlanco amarillento1,71,36 MetalesMetales: hierro, titanio, calcio, estroncio y magnesiohierrotitanio calcioestroncio magnesio G °CAmarillo (como el Sol)Sol1,1 1,2 Calcio, helio, hidrógeno y metales K °CAmarillo anaranjado0,80,90,4 Metales y óxido de titanioóxido de titanio M °CRojo0,30,40,04 Metales y óxido de titanio

25 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 25 Clases de luminosidad Estrellas con la misma temperatura pueden tener tamaños muy diferentes, lo que implica luminosidades muy diferentes. ClaseDescripción Ia Supergigantes Luminosas Ib Supergigantes II Gigantes luminosas III Gigantes IV Sub-gigantes V Enanas (Sol) VI Sub-enanas VII Enanas blancas

26 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 26 LOS COLORES DE LAS ESTRELLAS Después de notar las diferencias de magnitudes que existen entre las estrellas, se puede observar que también existen diferencias en sus colores. ¿Por qué?

27 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 27 LA TEMPERATURA La energía radiada por un cuerpo depende de su temperatura:

28 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 28 Joseph Stefan 1879: Flujo de energía: energía emitida por 1 cm 2 de la superficie de un objeto: Esto se cumple para un cuerpo negro: cuerpo que no refleja nada de la luz que recibe, toda la absorbe. Entonces su flujo de energía depende sólo de la temperatura. Las estrellas se comportan como un cuerpo negro (Absorben eficientemente toda la radiación que les llega de afuera)

29 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro Wilhelm Wien 1893: La longitud de onda dominante de la radiación emitida también depende de la temperatura: Un objeto a temperatura ambiente (300 K) emite principalmente en infrarrojo 29

30 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro Conclusiones importantes El color de una estrella está directamente asociado con su temperatura superficial El máximo de intensidad de una estrella fría está en longitudes de onda largas (la estrella se ve roja) Para estrellas calientes es al contrario: se ven azules. Es decir … Mientras más caliente sea un objeto, más corta es la longitud de onda dominante de la radiación electromagnética. 30

31 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 31 Fotometría fotoeléctrica Para determinar adecuadamente el color de las estrellas se desarrolló esta técnica. Mediante filtros UBV: Ultravioleta Azul Visible Johnson UBV

32 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro Para hacer la fotometría el astrónomo dirige el telescopio hacia una estrella y mide la intensidad de la luz que pasa a través de cada uno de los filtros. Con este proceso se obtienen 3 magnitudes aparentes: U, B y V y luego son comparadas: Índices de color: (B-V) y (U-V) Dice cuánto más brillante es una estrella en una longitud de onda que en otra. … Además habla de su temperatura superficial!!! 32

33 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 33 Ejemplos V B U (B-V) (U-B) Regulus (αLeo): Altair (α Aql):

34 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro Cada punto representa una estrella cuyas magnitudes absolutas y tipo espectral han sido determinados (se relaciona con la temperatura) DIAGRAMA HERTZSPRUNG- RUSSELL

35 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 35 DIAGRAMA H-R

36 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro 36

37 Astronomía Básica – 2007/2Cursos de Extensión en Astronomía y Astrofísica Septiembre 15 de 2007Paula Andrea Ortiz Otálvaro (B-V) (U-B) Bellatrix: Elnath: Megrez:


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