ΑΣΚΗΣΗ 10. Η σταθερά του Hubble: µέτρηση αποστάσεων γαλαξιών

Σχετικά έγγραφα
ΑΣΚΗΣΗ 6. Ηλικία και απόσταση Αστρικών Σµηνών

ΑΣΚΗΣΗ 3. Φωτοµετρία εικόνων CCD µε το IRAF

Ερευνητική Εργασία με θέμα: «Ερευνώντας τα χρονικά μυστικά του Σύμπαντος»

ΑΣΚΗΣΗ 5. Χρώµα στην Αστρονοµία

Εργαστήριο Yπολογισμός της ταχύτητα διαστολής του Σύμπαντος, της ηλικίας του καθώς και της απόστασης μερικών κοντινών γαλαξιών.

Το Φως της Αστροφυσικής Αν. καθηγητής Στράτος Θεοδοσίου Πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών

Αστρικά Συστήματα και Γαλαξίες

ΠΟΣΟ ΜΕΓΑΛΑ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΑΣΤΕΡΙΑ;

Ινστιτούτο Αστρονομίας & Αστροφυσικής, ΕΑΑ

Μέτρηση της παραμέτρου επιβράδυνσης q 0 με παρατηρήσεις υπερκαινοφανών τύπου Ιa.

Άσκηση Ανάλυσης Δεδομένων: (Cosmological model via SNIa), Πτολεμαίος 2014

Doppler, ηλεκτρομαγνητικά κύματα και μερικές εφαρμογές τους!

ΔΙΠΛΟΙ ΕΚΛΕΙΠΤΙΚΟΙ. Το διπλό σύστηµα Algol. Φαίνεται η διαφορά στο φαινόµενο µέγεθος που προκαλείται από τις κύριες και δευτερεύουσες εκλείψεις

Η πρόβλεψη της ύπαρξης και η έµµεση παρατήρηση των µελανών οπών θεωρείται ότι είναι ένα από τα πιο σύγχρονα επιτεύγµατα της Κοσµολογίας.

8. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΟΥ ΕΤΕΡΟΥ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ ΣΤΗ ΓΡΑΜΜΗ ΤΩΝ 21 cm.

Κοσμολογία. Η δημιουργία και η εξέλιξη του Σύμπαντος. Κοσμάς Γαζέας. Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Ενότητα 2: Υπέρφωτες κινήσεις σε πίδακες αερίων Φύλλο Φοιτητή

Καθορισµός του γαλαξία του Τριγώνου (Μ33) ως σηµείο αναφοράς για τη µέτρηση της απόστασης των γαλαξιών

ΔΙΠΛΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΤΕΡΩΝ

"Στην αρχή το φως και η πρώτη ώρα που τα χείλη ακόμα στον πηλό δοκιμάζουν τα πράγματα του κόσμου." (Οδυσσέας Ελύτης)

Κεφάλαιο 5 : Το φαινόμενο Doppler. Διαστήματα, χωρόχρονος και κοσμικές γραμμές.

ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΟΣΜΙΚΩΝ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΝ

Κοσμολογία & Αστροσωματιδική Φυσική Μάγδα Λώλα CERN, 28/9/2010

Αστρικά Σµήνη: Απόσταση του Σµήνους των Υάδων

Κοσµολογία. Το παρελθόν, το παρόν, και το µέλλον του Σύµπαντος.

Θεωρητική Εξέταση - Σύντοµες Ερωτήσεις

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

d = 10(m-M+5)/5 pc. (m-m distance modulus)

Πρακτική µε στοιχεία στατιστικής ανάλυσης

1 Μονάδες - Τυπικά μεγέθη. 2 Η Διαστολή και η Ηλικία του Σύμπαντος ΚΟΣΜΟΓΡΑΦΙΑ. 2.1 Ο νόμος του Hubble. Διδάσκων: Θεόδωρος Ν.

Data Analysis Examination

ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ ΚΑΙ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ 7 ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣIΚΗΣ ΑΠΘ

Εισαγωγή στην Αστροφυσική

σωµάτων. φωτός και η µελέτη του φάσµατός της. τις οποίες αποτελείται.

The 38 th International Physics Olympiad Iran Theory Competition Sunday, 15 July 2007

Δρ. Μανώλης Ξυλούρης, Φεβρουάριος 2004


Κεφάλαιο 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Θεωρητική Εξέταση. 23 ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση: «ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ»

βαρυτικά συστήματα αστέρων, γαλαξιακών αερίων, αστρικής σκοτεινής ύλης. Η ετυμολογία της λέξης αναφέρεται στον δικό μας

Αστροφυσική ΙΙ Tεστ II- 16 Ιανουαρίου 2009

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ. Εργαλεία Κατανόησης του Σύµπαντος. Ε. Χατζηχρήστου. CERN, 25 Αυγούστου, Ιουνίου 2008 Κοσμολογία &..., Α.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΑΣΤΡΙΚΑ ΣΜΗΝΗ Τα ρολόγια του σύμπαντος. Δρ Μάνος Δανέζης Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

Ο ΝΟΜΟΣ TOY HUBBLE ΚΑΙ Η ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ

Εργαστηριακή άσκηση 1: ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΣΥΝΕΧΩΝ & ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ Τροποποίηση του εργαστηριακού οδηγού (Βαγγέλης ηµητριάδης, 4 ο ΓΕΛ Ζωγράφου)

19 ος Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής 2014

Εισαγωγή στην αστρονοµία (Πως να προετοιµαστώ για τις εξετάσεις;)

Η διαστολή του σύμπαντος

ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΟ ΣΥΜΠΑΝ ΜΕ ΤΑ ΚΥΜΑΤΑ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

Εργαλειοθήκη I: Μετρήσεις σε κοσµολογικές αποστάσεις (µέρος 2 ο )

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/01/12 ΛΥΣΕΙΣ

ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΝ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ

ΑΣΚΗΣΗ 4. Το διάγραµµα Hertszprung-Russell

ΑΣΚΗΣΗ 1. Aνίχνευση ακτινοβολίας και η επίδραση των οργάνων παρατήρησης. Εισαγωγή

Τα παρατηρήσιμα μεγέθη των αστεριών (λαμπρότητα, L, επιφανειακή θερμοκρασία, T eff

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

αστερισμοί Φαινομενικά αμετάβλητοι σχηματισμοί αστέρων που παρατηρούμε στον ουρανό

Ερωτήσεις Λυκείου 22 ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Αστρονομίας Διαστημικής 2017

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Θεωρητική Εξέταση. 24 ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση: «ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ»

ΓΕΝΝΗΣΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΚΑΙ ΘΑΝΑΤΟΣ ΑΣΤΕΡΩΝ

( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ ΕΞΩΗΛΙΑΚΩΝ ΠΛΑΝΗΤΩΝ Κ.Ν. ΓΟΥΡΓΟΥΛΙΑΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 5. Ερωτήσεις προετοιμασίας (Να απαντηθούν στην εργαστηριακή αναφορά)

6.1 ΜΕΛΕΤΗ ΦΑΣΜΑΤΩΝ. Φασματοσκόπιο σταθερής εκτροπής, λυχνία Hg υψηλής πίεσης, λυχνία Ne, τροφοδοτικά, πηγή 12V DC, ρυθμιστική αντίσταση.

1.1.3 t. t = t2 - t x2 - x1. x = x2 x

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΙΑΚΗ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Doppler Radar. Μεταφορά σήµατος µε την βοήθεια των µικροκυµάτων.

Β. ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ

Αστρονομία στις ακτίνες γ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Κοσμολογία. Η δομή, η εξέλιξη του Σύμπαντος και τα πειράματα στο CERN. Γιάννης Νταλιάνης (PhD)

Λέανδρος Περιβολαρόπουλος Καθηγητής Παν/μίου Ιωαννίνων

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας. Πρόγραµµα Σπουδών ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΣΠΟΥ ΕΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ.

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστρονομία. Ενότητα # 13: Μεταβλητοί Αστέρες. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

δ. εξαρτάται µόνο από το υλικό του οπτικού µέσου. Μονάδες 4

ΩΡΙΩΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΤΡΑΣ

What is a galaxy? A large group of stars outside of our own Milky Way Made of billions to trillions of stars

Πληροφορίες για τον Ήλιο:

ΚΥΜΑΤΙΚΗ - ΟΠΤΙΚΗ 148

Aναλαµπές ακτίνων -γ

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ DOPPLER

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

18 ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση: «ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ» Ανάλυση Δεδομένων

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2012

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ

Κεφάλαιο T3. Ηχητικά κύµατα

ΟΜΙΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ 1 ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ είναι ο τομέας τις ϕυσικής που προσπαθεί να εξηγήσει την γένεση και την εξέλιξη του σύμπαντος χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις και τ

Ενότητα 5: Μη θερµική ακτινοβολία σε blazars: Ακτινοβολία Σύγχροτρον Φύλλο Φοιτητή

H ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑ ΑΠΟ 100 ΧΡΟΝΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΘΑΥΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΥΣΤΗΡΙΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

Προσδιορισµός της φασµατικής ισχύος ενός σήµατος

Transcript:

ΑΣΚΗΣΗ 10 Η σταθερά του Hubble: µέτρηση αποστάσεων γαλαξιών Περιεχόµενα Κηφείδες Ερυθρά µετατόπιση Φάσµατα γαλαξιών Σκοπός της άσκησης Η µέτρηση της ερυθρής µετατόπισης των γαλαξιών είναι η βασική µέθοδος που διαθέτουµε για τον υπολογισµό των αποστάσεών τους. Με αυτό τον τρόπο µπορούµε να µελετήσουµε τη δοµή του σύµπαντος σε µεγάλες κλίµακες, το ρυθµό διαστολής του και την εξέλιξη των γαλαξιών σε κοσµικές κλίµακες. Σε αυτή την άσκηση θα εκτιµήσουµε τη σταθερά του Hubble µε βάση µελέτες Κηφείδων σε κοντινούς µας γαλαξίες, θα µελετήσουµε τα φάσµατα γαλαξιών, θα µετρήσουµε την ερυθρή µετατόπισή τους και θα υπολογίσουµε την απόστασή τους. Δεδοµένα Παρατηρήσεις Κηφείδων σε κοντινούς γαλαξίες Φάσµατα γαλαξιών

Εισαγωγή Κηφείδες Οι κηφείδες είναι µεταβλητά άστρα ηλικίας ~100Myr και µάζας ~4-10M, τα οποία έχουν φύγει από την Κύρια ακολουθία και περνούν από τη λεγόµενη «ζώνη αστάθειας». Παρουσιάζουν χαρακτηριστικές περιοδικές µεταβολές της λαµπρότητάς τους (Σχήµα 1), µε περίοδο 1 50 ηµέρες. Οι µεταβολές αυτές είναι αποτέλεσµα της εξάρτησης της αδιαφάνειας του αερίου του άστρου από το βαθµό ιονισµού, και κατά συνέπεια τη θερµοκρασια του («µηχανισµός κ»). Σχήµα 1. Μεταβολή της λαµπρότητας, θερµοκρασίας, ακτίνας και επιφανειακής ακτινικής ταχύτητας του δ Κηφέα. (Carrol & Ostlie) Η περίοδός των κηφείδων είναι συνάρτηση της λαµπρότητάς τους (Σχήµα 2). Αυτό µας σε συνδυασµό µε τη µεγάλη τους λαµπρότητα (M V ~ -2 εώς -6mag) µας επιτρέπει να τους χρησιµοποιήσουµε για τη µέτρηση των αποστάσεων τους ακόµα και σε άλλους γαλαξίες. Η σχέση περιόδου-λαµπρότητας είναι συνάρτηση του µήκους κύµατος που παρατηρούµε, καθώς και της µεταλλικότητας των άστρων. Επιπλέον καθώς είναι νεαρά άστρα πληθυσµού Ι βρίσκονται σε περιοχές µε µεσοαστρική ύλη η οποία ελαττώνει τη φωτεινότητά τους. Ερυθρή µετατόπιση (redshift) Εάν ένα σώµα κινείται σε σχέση µε έναν παρατηρητή, το φώς του θα υποστεί φασµατική µετατατόπιση λόγω του φαινοµένου Doppler. Η µετατόπιση αυτή µετράται από τη µεταβολή του παρατηρούµενου µήκους κύµατος φασµατικών γραµµών σε σχέση µε το εργαστηριακό µήκος κύµατος και ορίζεται ώς z = Δλ = λ λ 0 λ 0 λ 0 όπου λ είναι το παρατηρούµενο µήκος κύµατος, και λ 0 είναι το εργαστηριακό µήκος κύµατος της γραµµής.

Σχήµα 2. Σχέση περιόδου - λαµπρότητας Κηφείδων για διαφορετικά µήκη κύµατος. (Schneider, 2006) Το 1929 ο Edwin Hubble παρατήρησε ότι τα φάσµατα των γαλαξιών παρουσιάζουν συστηµατικές µετατοπίσεις στο ερυθρό (Σχήµα 3) και ότι υπάρχει µια γραµµική σχέση µεταξύ της ερυθρής µετατόπισης και της απόστασης των γαλαξιών, όπως έχει µετρηθεί µε ανεξάρτητες µεθόδους (π.χ. µέσω της σχέσης περιόδου-λαµπρότητας των Κηφείδων). Η σταθερά αναλογίας αυτής της σχέσης ονοµάζεται σταθερά του Hubble. Η αρχική σχέση του Hubble φαίνεται στο Σχήµα 4. Στη συνέχεια πιο ακριβείς µετρήσεις της σχέσης περιόδου-λαµπρότητας των Κηφείδων, σε συνδυασµό µε την ανάπτυξη επιπλέον µεθόδων για την ανεξάρτητη µέτρηση αποστάσεων, και την µέτρηση ακριβέστερων ερυθρών µετατοπίσεων για µεγαλύτερα δείγµατα γαλαξιών, µας επέτρεψαν να έχουµε µια ακρίβεστερη εκτίµηση της σταθεράς του Hubble. Οι τελευταίες εκτιµήσεις της σταθεράς του Hubble δίνουν την τιµή 71±4 km/s/mpc. Η αυξανόµενη ταχύτητα αποµάκρυνσης των γαλαξιών που βρίσκονται σε µεγαλές αποστάσεις αποτέλεσε την πρώτη ένδειξη ότι βρισκόµαστε σε ένα διαστελλόµενο Σύµπαν, και ήταν σε απόλυτη συµφωνία µε τις προβλέψεις για ένα διαστελλόµενο Σύµπαν µε βάση κοσµολογικά µοντέλα που αναπτύσσονταν την περίοδο της ανακάλυψης του Hubble. Για ερυθρές µετατοπίσεις z<2 η σχέση µεταξύ απόστασης και ερυθρής µετατόπισης δίνεται από τη σχέση για το σχετικιστικό φαινόµενο Doppler: d c( z +1)2 1 H 0 z +1 ( ) 2 +1

όπου d είναι η απόσταση του γαλαξία, c είναι η ταχύητητα του φωτός, z είναι η ερυθρή µεταόπιση και H 0 είναι η σταθερά του Hubble. Για µεγαλύτερο z η ακριβής σχέση εξαρτάται από το κοσµολογικό µοντέλο που θεωρούµε. Στην περίπτωση που z<<1 η παραπάνω σχέση απλοποιείται στην σχέση αναλογίας του Hubble: d = cz H 0. Σχήµα 3. Ενδεικτικά φάσµατα γαλαξιών µε διαφορετική µετατόπιση στο ερυθρό.

Σχήµα 4: Το αρχικό διάγραµµα του Hubble (Hubble 1929). Φάσµατα γαλαξιών Τα οπτικά φάσµατα των γαλαξιών παρουσιάζουν δύο βασικά χαρακτηριστικά: - σχετικά ισχυρό συνεχές - γραµµές απορρόφησης ή/και γραµµές εκποµπής. Το φάσµα των γραµµών απορρόφησης είναι ουσιαστικά το συνολικό φάσµα των αστέρων του γαλαξία. Εποµένως θα έχει τις χαρακτηριστικές γραµµές που παρατηρούνται σε αστέρια: π.χ. τις γραµµές Balmer υδρογόνου, τις διπλές γραµµές NaD και Ca H&H του νατρίου και του ασβεστίου αντίστοιχα (Σχ. 5). Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται οι βασικές γραµµές απορρόφησης που παρατηρούνται σε φάσµατα γαλαξιών, µαζί µε τα εργαστηριακά µήκη κύµατος. Το φάσµα των γραµµών εκποµπής προέρχεται από ιονισµένο µεσοαστρικό αέριο. Το αέριο αυτό έχει ιονιστεί είτε από νεαρούς αστρικούς πληθυσµούς µε άστρα σχετικά µεγάλης µάζας (φασµατικοί τύποι ΟΒ) είτε από έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα. Οι χαρακτηριστικές γραµµές εκποµπής που παρατηρούµε είναι: γραµµές Balmer υδρογόνου, καθώς και παραγορευµένες γραµµές από κυρίων οξυγόνο, άζωτο και θειο σε διάφορες καταστάσεις ιονισµού (Σχ. 5). Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται οι βασικές γραµµές εκποµπής που παρατηρούνται σε φάσµατα γαλαξιών, µαζί µε τα εργαστηριακά µήκη κύµατος. Από τη σύγκριση του παρατηρούµενου µήκους κύµατος, µε εργαστηριακό µήκος κύµατος των φασµατικών γραµµών ενός γαλαξία µπορύµε να µετρήσουµε την ερυθρή µετατόπισή του.

G- band Fe Hβ [O III] [O I] Hα [NII] [NII} [SII] Σχήµα 5: Ενδεικτικό φάσµα ενός γαλαξία όπου φαίνεται το φάσµα απορρόφησης των αστρικών πληθυσµών και το φάσµα εκποµπής από το ιονισµένο αέριο. (Το φάσµα έχει διορθωθεί για την ερυθρή µετατόπιση). (Ho, Filippenko & Sargent, 1997). Δεδοµένα Πίνακας 1: Χαρακτηριστικές γραµµές εκποµπής και απορρόφησης Γραµµή λ (Å) Γραµµή λ (Å) [ΟΙΙ] 3727 G-band 4306 Ηβ 4861 Mgb 5172 [ΟΙΙΙ] 4959, 5007 NaD 5889/5896 [ΟΙ] 6300 CaII 3933,3968 Ηα 6563 Fe 4383,4531 [SII] 6716, 6731 Αρχικά θα υπολογίσουµε τη σταθερά του Hubble χρησιµοποιώντας δεδοµένα από το Hubble Key Project του τηλεσκοπίου Hubble (Freedman et al, 2001, ApJ 553, 37). Ο στόχος αυτού του προγράµµατος ήταν η µέτρηση ακριβών αποστάσεων γαλαξιών µέσω της ανίχνευσης Κηφείδων και την χρήση της σχέσης Περιόδου Λαµπρότητας. Στη συνέχεια συσχετίζοντας τις αποστάσεις αυτές µε την ταχύτητα αποµάκρυνσής τους µπορούµε να εκτιµήσουµε τη σταθερά του Hubble. Τα δεδοµένα που έχουµε αποτελούνται από πίνακες µε την περίοδο και τη φωτεινότητα κηφείδων που έχουν ανιχνευθεί στους γαλαξίες του προγράµµατος, καθώς και από έναν πίνακα µε ταχύτητες αποµάκρυνσης για αυτούς τους γαλαξίες. Στη συνέχεια θα µελετήσουµε τα φάσµατα µερικών γαλαξιών µε σκοπό να µετρήσουµε την ερυθρή µετατόπισή τους και την απόστασή του.

Διαδικασία Άσκηση 1: Υπολογισµός της σταθεράς του Hubble Διαβάζουµε τα δεδοµένα των κηφείδων για κάθε γαλαξία σε ένα φύλλο εργασίας και υπολογίζουµε τη λαµπρότητα του κάθε άστρου µε βάση τις ακόλουθες σχέσεις περιόδου λαµπρότητας: Εάν λάβουµε υπ όψιν τη µεσοαστρική απόσβεση και τον ορισµό του µέτρου απόστασης παίρνουµε ότι το µέτρο απόστασης για κάθε αστέρα είναι: όπου: µ είναι το µέτρο απόστασης W είναι το φαινόµενο µέγεθος του αστέρα διορθωµένο για µεσοαστρική απόσβεση: W = V R(V I) = V 2.45(V I) R = 2.45 ο λόγος της απορρόφησης στο V φιλτρο προς το δείκτη χρώµατος V-Ι (µε βάση την καµπύλη µεσοαστρικής απορρόφησης). P είναι η περίοδος του αστέρα V είναι το φαινόµενο µέγεθος του αστέρα στο V φίλτρο I είναι το φαινόµενο µέγεθος του αστέρα στο Ι φίλτρο Στη συνέχεια υπολογίζουµε το µέσο µέτρο απόστασης για όλους τους κηφείδες σε κάθε ένα από τους γαλαξίες του δείγµατος, και από αυτό την απόσταση του κάθε γαλαξία σε Mpc. Τέλος συνδυάζοντας τα παραπάνω αποτελέσµατα µε την ταχύτητα αποµάκρυνσης του κάθε γαλαξία, µπορούµε µε τη µέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων να προσαρµόσουµε µια γραµµική σχέση, η κλίση της οποίας θα µας δώσει τη σταθερά του Hubble.

Άσκηση 2: Μέτρηση της απόστασης γαλαξιών Το πρώτο βήµα στη µελέτη των φασµάτων των γαλαξιών είναι να εξοικειωθούµε µε τα γαλαξιακά φάσµατα. Για το σκοπό αυτό διαβάζουµε τα φάσµατα µε το splot του IRAF. Επικεντρώνοντας την προσοχή µας σε διαφορετικές περιοχές του φάσµατος προσπαθούµε να αναγνωρίσουµε τις χαρακτηριστικές φασµατικές γραµµές που φαίνονται στo σχήµα 3 (Σηµείωση: δεν είναι απαραίτητο να παρουσιάζονται όλες οι γραµµές σε κάποιο φάσµα). Στη συνέχεια µετράµε το µήκος κύµατος των φασµατικών γραµµών χρησιµοποιώντας την εντολή k ή d (deblend) του splot. Η εντολή k χρησιµοποιείται όταν θέλουµε να µετρήσουµε αποµονωµένες γραµµές, ενώ η εντολή d χρησιµοποιείται όταν θέλουµε να µετρήσουµε γραµµές που αλληλοεπικαλύπτονται. Καταγράφουµε το µήκος κύµατος των γραµµών που µπορέσαµε να αναγνωρίσουµε και υπολογίζουµε την ερυθρή µετατόπιση για κάθε γραµµή, σε σχέση µε το εργαστηριακό µήκος κύµατος. Η ερυθρή µετατόπιση του γαλαξία δίνεται από τη µέση τιµή των µετατοπίσεων για διαφορετικές φασµατικες γραµµές.