Fotometrinin Temelleri

... konulu sunumlar: "Fotometrinin Temelleri"— Sunum transkripti:

1 Fotometrinin Temelleri
Uzm. Dr. Özgür Baştürk Ankara Üniversitesi Kreiken Rasathanesi

2 Işık E = h  = c /  E = h c / 

3 Elektromanyetik Spektrum

4 Atmosfer Pencereleri Atmosfer Pencereleri

5 Atmosfer Pencereleri Atmosfer Pencereleri Soğurucu Moleküller
public license

6 Hidrojen Atomu ve Düzeyler Arası Geçişler
Görsel Bölge ve Önemi Atmosfer Pencereleri Göz alışkanlığı Dedektörlerin yapısı Yıldızların enerji dağılımı Düzeyler arası geçişler Hidrojen Atomu ve Düzeyler Arası Geçişler

7 Fotometrik Gözlemler

8 Filtre - Parlaklık Filtre kullanılarak alınmış bir görüntü
Copyright © 2002 Paul Kanevsky Filtre kullanılmadan alınmış bir görüntü Copyright © 2002 Paul Kanevsky

9 Parlaklık Hipparchus  İlk Parlaklık Sınıflaması Batlamyus  Almagest
Halley  Parlaklık – Kadir ilişkisi Pogson  m1 – m2 = log (f1 / f2) Bir yıldızın parlaklığı  m* = log (f* / fvega)

10 Parlaklıklar İnsan Gözü  Görsel Parlaklık
Fotoğraf Plağı  Fotoğrafik Parlaklık Fotoğraf – Göz  Fotogörsel Parlaklık

11 Dedektörler © J. Kristian

12 Bir Yıldızın Bir Banttaki Parlaklığı
Renk Bir Yıldızın Bir Banttaki Parlaklığı

13 Renk Ölçeği Örnek : B – V renk ölçeği B – V = mB - mV

14 Fotometrik Sistemler Giriş
M27 Dumbbell Bulutsusu’nun R filtresiyle çekilmiş görüntüsü Ankara Üniversitesi Gözlemevi T-40 Kreiken Teleskopu M27 Dumbbell Bulutsusu’nun V filtresiyle çekilmiş görüntüsü Ankara Üniversitesi Gözlemevi T-40 Kreiken Teleskopu

15 Fotometrik Sistem İhtiyacı
Fotokatlandırıcı tüplerin astronomide kullanılmaya başlaması Fotoğraf plak ve filmlerinin farklı duyarlılık eğrilerine sahip olması Fotokatlandırıcı tüplerin farklı duyarlılık eğrilerine sahip olması Gözlemleri karşılaştırma ve birleştirme ihtiyacı

16 Fotometrik Sistemler Geniş bant  400 Å <  < 1000 Å
Orta bant  70 Å <  < 400 Å Dar bant   < 70 Å Çok geniş bant   > 1000 Å * * Bessell, M.S., “Standard Photometric Systems”, ARA&A., 2005

17 Fotometrik Sistemler Bazı fotometrik sistemler
Girardi ve ark. , 2002, Astronomy & Astrophysics, 391, 195.

18 Johnson – Morgan Standart Fotometrik Sistemi - UBV
Johnson – Morgan Fotometrik Sistemi Johnson, H. L.; Morgan, W. W., “On the Color-Magnitude Diagram of the Pleiades”, ApJ, 1951

19 Johnson – Cousins Standart Fotometrik Sistemi - UBVRI
Cousins tarafından Johnson-Morgan UBV fotometrik sistemine eklenen filtreler Bessell, M.S., “Standard Photometric Systems”, ARA&A., 2005

20 Bessell UBVRI Standart Fotometrik Sistemi
Bessell UBVRI Standart Sistemi Bessell, M. S., “UBVRI passbands”, PASP, 1990

21 Renk - Sıcaklık Sıcak Yıldız B – V < 0 Soğuk Yıldız B – V > 0

22 Renk Sıcaklığı B - V Sıcaklık ( K) - 0.32 47000 0.00 9410 0.31 7160
Bellatrix  - 0m.22 Rigel  - 0m.03 Vega  0m.00 Güneş  0m.63 Betelgeuse  1m.54

23 Renk  Parlaklık  Yıldız Parametreleri

24 Strömgren Fotometrik Sistemi
Strömgren uvby Standart Fotometrik Sistemi

25 Strömgren - Crawford Strömgren uvby Standart Fotometrik Sistemiyle Birlikte Kullanılan H Filtrelerinin Geçirgenlik Eğrileri

26 Strömgren uvby Fotometrik Sistemi
Strömgren uvby sistemi ve sıcak bir yıldızın tayfı

27 Strömgren Fotometrik Sistemi
c1 = (u – v) – (v – b) = u – 2v +b m1 = (v – b) – (b – y) = v – 2b + y  = H (geniş) - H (dar) parametresi : O'dan A'ya kadar yıldızlar için ışınım sınıfı A'dan G'ye kadar yıldızlar için sıcaklık c1 parametresi : O'dan A'ya kadar yıldızlar için sıcaklık A'dan F'ye kadar yıldızlar için ışınım sınıfı m1 parametresi : A tayf türü civarında metal bolluğu ve kimyasal tuhaflık F'den G'ye'ye kadar yıldızlar için kimyasal kompozisyon

28 RGB Filtreler Yüzük Bulutsusu

29 RGB Filtreler SBIG RGB Filtreleri

30 Astrodon RGB filtreleri ve ek olarak L filtresi

31 RGB Filtreler Whirlpool Gökadası

32 Diğer Fotometrik Sistemler
RGU Fotometrik Sistemi

33 Diğer Fotometrik Sistemler
Cenevre Fotometrik Sistemi

34 Diğer Fotometrik Sistemler
Vilnius Fotometrik Sistemi

35 Diğer Fotometrik Sistemler
Fotometrik Sistemler Hakkında Geniş Bilgi İçin: The General Catalogue of Photometric Data Lausanne Gözlemevi The Asiago Database on Photometric Systems Asiago Gözlemevi

36 Atmosfer ve Fotometri Atmosfer Pencereleri

37 Görüş (Seeing) Boyutta küçük değişimler Konumda küçük değişimler
M74, NGC 628 Spiral Gökadasının iki farklı görüş koşulu altındaki görüntüsü. Bill Keel, University of Alabama Clavius Krateri © Philipp Salzgeber

38 Sintilasyon Parlaklıkta küçük değişimler Konumda küçük değişimler
John Oliver

39 Sıcaklık Farkları ve Türbülans
© Mila Zirkova

40 Gökyüzünün Parlaklığı
Gökyüzünün kendi parlaklığı da gökcisimlerinin görülmesini zorlaştırır.

41 Sönümleme ve Kırılma Kırılma ufuk yakınında gökcisimlerinin görünen konumlarının değişmesine ve parlaklıklarının farklı dalgaboylarında farklı miktarda etkilenmesine yol açar. Atmosferik Sönümleme gökcisimlerinin olduğundan daha az parlak ve kırmızı görünmesine yol açar mintaka.sdsu.edu

42 Ankara Üniversitesi Gözlemevi
Gözlemlere Etkisi B Bandı R Bandı Sönümleme ve Saçılma kısa dalgaboylarında maksimumdur. B bandında alınan görüntüler en fazla etkilenir. Ankara Üniversitesi Gözlemevi

43 Gözlemlere Etkisi Atmosferik Etkiler Nedeniyle Işık Eğrisindeki Saçılma Ankara Üniversitesi Gözlemevi

44 Astronomide Görüş Kavramı
Airy Disk ve noktasal bir kaynak için “Nokta Dağılım Fonksiyonu” (Point Spread Function, PSF) Kırınım Olayı ve Airy Disk Oluşumu

45 Ayırma Gücü ve Görüş  > 1”  <  Ayırma Gücü 
Atmosferik Görüş   > 1”  <  Genellikle 

46 Atmosferik Sönümleme Optik Derinlik  f = f0 * e-
“Optik Derinliği Sonsuz” “Optik Derinliği Sıfır”

47 Atmosferik Sönümleme Atmosferik sönümleme, bir gökcisminden Yer atmosferine ulaşan ışınımın bir bölümünün Yer atmosferi tarafından soğurma ve saçılmaya uğratılarak, gökcisminin parlaklığının azalmasına denir. ( Kaynakları: havadaki moleküller tarafından yapılan Rayleigh saçılması aerosol (toz, polen vs.) tarafından gerçekleştirilen saçılma moleküler soğurma (moleküler oksijen ve ozon en önemli kaynaklarıdır)

48 Atmosferik Sönümleme Hava Kütlesi X = 1 / cos(z) = sec(z) z < 60 º
X = sec(z) – (sec(z)-1) – (sec(z)-1) (sec(z)-1)3 z  60 º

49 h  30º Atmosferik sönümleme bir CCD görüntüsü boyunca dahi değişim gösterir. İkinci mertebeden (renge bağlı) atmosferik sönümleme bir CCD görüntüsü boyunca değişim gösterir. Kırılma, farklı renkten yıldızların görüntü üzerinde farklı miktarlarda yer değiştirmesine yol açacak kadar artar. Sintilasyon artar.

50 Birinci Mertebeden Sönümleme Katsayısı
k’ = m / X Birinci Mertebeden Sönümleme Katsayısı yukaridaki şekilde verilen doğrunun eğimine eşittir.

51 İkinci Mertebeden Sönümleme Katsayısı
İkinci mertebeden sönümleme katsayılarının hesaplanması için gece boyu mavi ve kırmızı standart yıldızların çeşitli hava kütlelerinde gözlemleri yapılır. Ankara Üniversitesi Gözlemevi

52 İkinci Mertebeden Sönümleme Katsayısı
kBb = mB / X (Mavi standart yıldız için B Bandında toplam sönümleme katsayısı) kBr = mB / X (Kırmızı standart yıldız için B Bandında toplam sönümleme katsayısı) kBb = k'B + k''B x (B – V)b kBr = k'B + k''B x (B – V)r Her iki standart yıldızın B – V değerleri standart yıldız kataloğundan alınır. (örneğin Landolt ekvator standartları ( Toplam sönümleme katsayıları hesaplandıktan sonra yukarıda verilen denklem sistemi iki bilinmeyenli bir lineer denklem sistemine dönüşür. Birinci ve ikinci mertebeden sönümleme katsayıları hesaplanmış olur.

53 Kaynaklar Golay, M., “Introduction to Astronomical Photometry”, Astophysics and Space Science Library Volume 41, D. Reidel Publishing Co., 1974 Romanishin, W., “An Introduction to Astronomical Photometry Using CCDs”, Warner, B.D., “A Practical Guide to Lightcurve Photometry and Analysis”, Springer Science+Bussiness Media Inc., 2006 Bessell, M.S., “Standard Photometric Systems”, ARA&A, 1990, 43, 293 Howell, S.B., “Handbook of CCD Astronomy”, Cambridge Observing Handbooks For Research Astronomers, 2nd Ed., 2006 Bessell, M.S., “UBVRI Passbands”, PASP, 1990, 102, 181 Glass, I.S., “Classic and New Photometric Systems”, South African Astronomical Observatory, Presentation at IAU Prague, 2006 Persha, G., “Cousins/Bessell vs. Johnson Filter Standards”, Sekiguchi, M., Fukugita, M., “A Study of the B-V Color-Temperature Relation”, The Astronomical Journal, 2000, 120, 1072 Johnson, H.L., Morgan, W.W., “Fundamental Stellar Photometry For Standards of Spectral Type on the Revised System of the Yerkes Spectral Atlas”, The Astrophysical Journal, 1953, 117, 3 The General Catalogue of Photometric Data, Université de Lausanne Institute D’Astronomie The Asiago Database on Photometric Systems ,