untitled

Transcription

1 The Nature of the Stars Orion from +7.0 to 2.0 mag sky 量 離 量 亮度 度 兩 亮度 度 度 量 亮度 (brightness) 來 亮度 度 離 (apparent magnitude) 來 亮度 亮 數 例 1 2 亮 亮 1 6 亮 亮度 2.51 狼 -1.5 女 0.0 裸 見 6 參 0.4 見 5000~ ~ ,000 力 2 兩 亮度 Q1: 亮度 Q2: 狼 -1.5 Sirius B 亮度 狼 亮度 狼 B Q3: 7 mm 12 Q4: 12 兩 亮度 3 1 兩 Q1: 亮度 A: (2.512) 2 (2.5) times fainter Q2: 狼 -1.5 Sirius B 亮度 狼 狼 B A: 100 times of flux 5 mag difference, so 10,000 times fainter 10 mag larger, Sirius B has m = = 8.5 mag Q3: 7 mm 12 A: naked eye limit = 6 mag, so 12 mag is (2.5) times fainter telescope aperture should be > 7 mm x 16 = 110 mm Q4: 12 兩 亮度 31 兩 A: b 1 /b 2 = 3/1, so (b 1 +b 2 )/b 2 =4/1, m 1+2 m 2 =2.5 log ¼ -1.5 m 2 = = 13.5 mag; likewise m 1 = = 12.3 mag 1

2 來 亮度 參 獵 狼 參 獵 參 獵 獵 = Orion 獵 = Orionis = Ori 離 便 度 離 10 pc 1 pc = 3.26 ly 年 d= 10 pc (m) (M, absolute magnitude) derivation 離 11 AU 1 Note: m = M when d =10 pc Q: m = -27 (M) Q: m = -27 (M) Luminosity (1 L ) A: m = -27 mag, and d = 1 AU = (206265) -1 pc 5 log d , M 4.6 mag Q: (Epsilon) Eridani is 3.23 pc from Earth. As seen from Earth, the star appears only 6.73 x as bright as then Sun. Estimate the luminosity of Eridani compared with that of the Sun. A: L/L = (d/d ) 2 (b/b ) 3.23 pc = 3.23 x AU/pc = 6.66 x 10 5 AU L/L = (6.66 x 10 5 ) 2 (6.73 x ) = 0.30 Number of stars in 1000 pc 3 Stars like the Sun (L=1 L ) are relatively common. Very luminous stars are quite rare. Absolute magnitude Low-luminosity stars are common. 2

3 Inverse-Square Law b: apparent brightness, in W/m 2 L: a star s luminosity, in W d: distance to the star, in meters For the Sun, This is called the Earth s Solar Constant. (parallax) 離 離 不 來 Distance Determination by Parallax 例 亮 狼 年 (annual parallax) 0.38 狼 離 2.6 pc 8.6 年 度 利 parallax < 1 kpc 離 d (pc) =1/p (arcsec) AU 更 度 離 來 亮度 度 度 力 力 狀 力 vs 力 輻 度 量 例 X 藍 輻 率 輻 度 率 輻 例 藍 量 力 度 力 度 度 度 3

4 濾 (e.g., UBV 量 亮度, 例 藍 (blue) 綠 (visual) 亮度 輻 兩 率 輻 度 VB 兩 亮度 度 Orionis Tauri 量 例 Annie Jump Cannon 類 19 Harvard College Observatory 女 類 度 度 類 A B, C, 來 度 度 若 度 列 O-B-A-F-G-K-MO 度 30,000~50,000M 2500~4000 度 G 度 Oh, Be A Fine Guy/Girl, Kiss Me! 4

5 不 度 不 度 不 度 度 III 離 III 兩 L Red Neutral potassium, rubidium, Brown dwarf Teide 1 and cesium, and metal hydrides T Red < 1300 Strong neutral possisium, and Brown dwarf Gliese 229B some water 5

6 HD: Henry Draper Catalogue 輻 便 Q: Betelgeuse (Alpha Orionis) is 60,000 times more luminous than the Sun and has a surface temperature of 3500 K. What is its radius? A: R/R = (5800 K/3500 K) 2 (6 x 10 4 ) 1/2 = 670 The Sun s radius is 6.96 x 10 8 km, so R Betelgeuse ~ 3 AU! This is beyond the orbit of Mars in the solar system. 度 度 Hertzsprung-Russell diagram 羅 1911 by Ejnar Hertzsprung (Danmark) & 1913 by Henry Norris Russell (USA) 度 度 H-R diagram --- An astronomer s tool of the trade H-R diagram 90 狀 度 度 O B A F G K M Spectral type (main sequence) 度 度 讀 羅 H-R diagram 羅 (main-sequence stars) 羅 度 度 亮 (red giants) (red supergiants) HR 度 度 (white dwarfs) 6

7 L = luminosity radiation per unit area total surface area T = surface temperature = Boltzmann const. R = stellar radius 度 度 例 5800K 度 力 luminosity class 行 力 量來 不 力 了 50 年 50 年 兩 料 離 離 < 1 kpc 類 類 (O, B, A, F, G, K, M) + 度 類 (I, II, III, IV, V) 離 度 類 來 (spectroscopic parallax) 量 度 量 量 力 量 力 量 度 度 (binary) 來 量 Animations 類 optical doubles (apparent binaries) 兩 度 visual binaries 兩 量 兩 M 量 a AU P 年 例 4 AU 2.5 年 兩 量 7

8 (zeta) Ursae Majoris is a binary system separated by ~0.01. (cont.) spectroscopic binaries 兩 量 兩 兩 2MASSSW J is a binary system separated by ~1/3, observed respectively by the HST, VLT, Keck I, and Gemini North. (cont.) eclipsing binaries 兩 量 兩 8

9 量 度 (mass-luminosity relation; ) Roughly L ~ M 3.5 9