...

הקיזיפורטסא :יוסינה םש יוסינה תורטמ :

by user

on
Category: Documents
6

views

Report

Comments

Transcript

הקיזיפורטסא :יוסינה םש יוסינה תורטמ :
‫שם הניסוי‪ :‬אסטרופיזיקה‬
‫מטרות הניסוי‪:‬‬
‫‪‬‬
‫הכרת הטלסקופ וכיוונו‬
‫‪‬‬
‫הכרת מצלמת ‪ CCD‬תכונותיה ומגבלותיה‬
‫‪‬‬
‫בניית דיאגראמת ‪ HR‬של צביר כוכבים כדורי או צביר פתוח זקן וחישוב גילו‬
‫‪‬‬
‫בניית דיאגראמת ‪ HR‬של צביר כוכבים פתוח בגיל בינוני או צעיר וחישוב המרחק אליו‬
‫ספרות‪:‬‬
‫‪Introduction to modern stellar astrophysics / Dale A.‬‬
‫‪Stars and their spectra: an introduction to the spectral sequence / James B. Kaler‬‬
‫‪The stars: their structure and evolution/ Roger J. Tayler‬‬
‫‪The physical universe: an introduction to astronomy / Frank H. Shu.‬‬
‫‪A practical guide to CCD astronomy / Patrick Martinez and Alain Klotz; translated by Andre‬‬
‫‪Demers‬‬
‫‪Handbook of CCD astronomy / Steve B. Howell.‬‬
‫מקצה השמים‪ :‬מבוא לאסטרונומיה ‪ /‬אליה ליבוביץ‪ ,‬עודד רגב‬
‫התפתחות כוכבים ‪ /‬עמוס הרפז ; עריכה מדעית‪ :‬עודד רגב‬
‫אסטרונומיה ‪ :‬מדריך להכרת השמים ‪ /‬יגאל פת‪-‬אל‬
‫פרויקט משנת הלימודים ‪ 2010‬של שמעון נעים ונמרוד ניסים‬
‫פרויקט של אמיר ברנט משנת ‪2009‬‬
‫חוברת עבודה עם טלסקופ ‪ LX-200R‬של חברת ‪MEADE‬‬
‫חוברת עבודה עם מצלמת ‪ DSI-III‬של חברת ‪MEADE‬‬
‫אזהרות‪ :‬במעבדה זו יעשה שימוש בכלי מחקר אסטרונומיים‪ ,‬טלסקופ בעל מפתח רחב )‪ 0.4‬מטר( ומצלמת‬
‫‪ CCD‬רגישה‪ ,‬ציוד זה יקר – שמור עליו‪ .‬שם לב‪ ,‬הציוד האופטי רגיש מאד ללכלוכים‪ ,‬אין לגעת ו‪/‬או לדבר אל‬
‫המשטחים האופטיים‪ ,‬המצלמה והמסננים‪ .‬אסור לכוון את הטלסקופ או המצלמה אל השמש‪ ,‬הדבר עלול‬
‫לגרום לנזק לראיה ולציוד‬
‫‪ .1‬רקע תיאורטי‬
‫‪ 1.1‬כוכבים ואפיונם‬
‫כוכב הוא כדור גז שמסתו גבוהה מספיק על מנת ליצור לחץ קריטי ולהביאו לטמפרטורה ולצפיפות המספיקים‬
‫על מנת ליצור תגובת מיזוג גרעיני במרכזו ועל מנת לשמור על לכידותו על ידי כוח הכבידה‪) .‬גריבין‪ ,‬פת‪-‬אל(‬
‫מיזוג זה גורם לפליטת קרינה אלקטרומגנטית ובנוסף לה לפליטת חלקיקים כמו חלקיקי ניוטרינו ופלזמה‬
‫המכונה "רוח השמש"‪.‬‬
‫אפיונם של הכוכבים על ידי גדלים כמותיים כולל התייחסות למספר תכונות ממינות בהן מסותיהם‪,‬‬
‫רדיוסיהם‪ ,‬כמות הקרינה האלקטרומגנטית שהם פולטים והתפלגות אורכי הגל שלה‪ ,‬הטמפרטורה שלהם‬
‫ומרחקם מגופי יחוס‪ ,‬כמו השמש או מרכז הגלקסיה‪.‬‬
‫‪ 1.2‬טמפרטורה והארה‬
‫באופטיקה‪ ,‬מוגדרת עצמת‪-‬ההקרנה )‪(Irradiance‬‬
‫של קרן אור בתור כמות האנרגיה הממוצעת )המיצוע‬
‫מתבצע על הזמן‪ ,‬כיוון שהשדות החשמליים והמגנטיים מהם מורכב האור מתנודדים בזמן( ליחידת שטח‬
‫וליחידת זמן שהקרן נושאת עמה‪ .‬מבחינה מתמטית‪ ,‬מתואר קשר זו בנוסחה הבאה‪(Hecht) .‬‬
‫)‪(1‬‬
‫לטמפרטורה של גופים‪ ,‬בהם גם כוכבים‪ ,‬קשר הדוק לאפיון ההארה שלהם‪ ,‬הן בעצמתה והן ובאפיונה‬
‫הספקטרלי‪ .‬במסגרת תורת התרמודינמיקה מקובל לתאר את הקשר על ידי מודל "הגוף השחור" המניח‬
‫אובייקטים פיזיקליים הנמצאים בשיווי משקל תרמודינמי עם שדה קרינה כאשר גופים אלו בולעים את כל‬
‫הקרינה הפוגעת בהם ופולטים אל הסביבה קרינה אלקטרומגנטית בחזרה‪ .‬מודל זה אמנם איננו מתאר בצורה‬
‫מושלמת אובייקטים פיזיקליים שונים‪ ,‬בהם גם כוכבים‪ ,‬אך הוא מספק בסיס להבנת הקשר שבין טמפרטורה‬
‫לקרינה בקירוב טוב‪.‬‬
‫במסגרת מודל הגוף השחור‪ ,‬חוק פלאנק מתאר את התפלגותה הספקטרלית של קרינת הגוף שחור בתלות‬
‫בטמפרטורה שלו‪ ,‬כמתואר בנוסחה הבאה‪ ,‬המתארת את התפלגות עצמת‪-‬ההקרנה‬
‫בטמפרטורה שלו‬
‫ובאורך הגל ‪ ,λ‬באשר‬
‫של גוף בתלות‬
‫קבוע פלאנק ו‪ -‬מהירות האור‪) .‬כל הנוסחאות הבאות בפרק זה‬
‫מובאות מתוך ‪ ,Ostile & Carroll‬ראו ביבליוגרפיה(‬
‫‪8‬‬
‫‪1‬‬
‫‪,‬‬
‫ ‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫השרטוט הבא מדגים קשר זה עבור מספר טמפרטורות שונות‪.‬‬
‫‪J‬‬
‫‪s m2‬‬
‫‪6000K‬‬
‫‪I‬‬
‫‪1.4 106‬‬
‫‪1.2 106‬‬
‫‪1.0 106‬‬
‫‪800 000‬‬
‫‪5000K‬‬
‫‪600 000‬‬
‫‪400 000‬‬
‫‪4000K‬‬
‫‪200 000‬‬
‫‪3000K‬‬
‫‪nm‬‬
‫‪3. 10 6‬‬
‫‪2. 10 6‬‬
‫‪2.5 10 6‬‬
‫‪1.5 10 6‬‬
‫‪5. 10 7‬‬
‫‪1. 10 6‬‬
‫איור ‪ - 1‬פונקציית פלאנק המתארת את התפלגות עוצמת ההארה של גוף שחור באורכי גל שונים‪ ,‬משורטטת עבור הטמפרטורות‬
‫שבין ‪ K3000‬ל‪ K6000-‬בקפיצות של ‪K1000‬‬
‫כמקרה פרטי‪ ,‬מודל זה מתלכד עם "חוק וין"‪ ,‬שהוא קשר אמפירי במקורו‪ ,‬המתאר קשר כמותי בין‬
‫הטמפרטורה של גוף שחור לבין אורך הגל בו הפליטה היא מרבית‪ .‬מבחינה כמותית‪ ,‬מתואר חוק זה על ידי‬
‫הנוסחה הבאה‪.‬‬
‫ ‪3‬‬
‫כאשר ‪2.898 10 m·K‬‬
‫‪.‬‬
‫כיוון שאורך הגל הוא מתכונתי הפוך לטמפרטורה‪ ,‬אנו למדים כי כוכבים חמים יפלטו את מירב האור שלהם‬
‫בגוון קרוב יותר לכחול ואילו הקרים יותר בגוון הקרוב לאדום‪.‬‬
‫על ידי שימוש בחוק פלאנק מתקבל חוק נוסף‪ ,‬הוא חוק סטפן בולצמן הקובע קשר בין עצמת ההקרנה של גוף‬
‫שחור לבין הטמפרטורה של פני השטח שלו‪ .‬חוק זה מתואר מתמטית בנוסחה הבאה‪.‬‬
‫)‪(4‬‬
‫כאשר‬
‫‪Joule‬‬
‫‪m2 ·sec·K4‬‬
‫‪5.67 10‬‬
‫‪σ‬‬
‫)‪(5‬‬
‫ההארה הכללית )‪ (Luminosity‬מוגדרת ככמות האנרגיה ליחידת זמן שנושאת עמה קרן אור‪ .‬לפיכך‪ ,‬בהנתן‬
‫גוף שחור עם שטח פנים ‪ ,‬הארתו הכללית נתונה לפי‬
‫)‪(6‬‬
‫בהנחה של כוכב כדורי‪ ,‬נוסחה זו נראית‬
‫‪4‬‬
‫באשר‬
‫)‪(7‬‬
‫רדיוס הכוכב‪.‬‬
‫‪ 1.3‬הארה‪ ,‬בהירות נראית ובהירות מוחלטת‬
‫הגודל הנמדד ישירות מכדור הארץ איננו ההארה הכוללת‬
‫הכוכב הפולט את הקרינה נמצא במרחק‬
‫אלא רק חלק ממנה המגיע אל הארץ‪ .‬בהנתן כי‬
‫מכדור הארץ‪ ,‬מתוך תכונות האיזוטרופיות של הקרינה‬
‫האלקטרומגנטית‪ ,‬הגודל הנמדד מתואר בנוסחה הבאה‬
‫)‪(8‬‬
‫גודל זה תלוי בשלושה גורמים‪ :‬הטמפרטורה‪ ,‬רדיוס הכוכב ומרחקו מאיתנו‪ ,‬ולכן‪ ,‬מבחינה עקרונית‪ ,‬בהינתן‬
‫תצפיות הקובעות את הארתם של כוכבים כפי שנקלטת בכדור הארץ‪ ,‬ידיעה או הערכה של שניים מגורמים‬
‫אלו מאפשרת את חישוב השלישי‪.‬‬
‫מקובל באסטרונומיה להציג את ההארה הנראית מהארץ על ידי סולם לוגריתמי המתאר גודל הנקרא‬
‫"בהירות נראית" וסימונו‬
‫המתואר לפי הנוסחה‬
‫‪2.5 log‬‬
‫)‪(9‬‬
‫באשר הקבוע ‪ C‬מתאר קביעה שרירותית של ראשית הסולם‪ .‬בפועל‪ ,‬ערכיו של סולם זה נקבעים על ידי בחירת‬
‫כוכב שבהירותו נקבעת לערך תקני כך שבהירותם של שאר הכוכבים נקבעת בהשוואה לערכי ההארה של כוכב‬
‫תקני זה‪ .‬כך‪ ,‬כדוגמה‪ ,‬הכוכב וגה נקבע במקור בתור בעל בהירות אפס‪.‬‬
‫כיוון שערך ההארה הנמדדת מן הארץ איננה מדד המאפיין את הכוכב בצורה בלעדית‪ ,‬שכן היא תלויה גם‬
‫במרחקו מאיתנו‪ ,‬כך גם מדד הבהירות הנראית איננו מדד המאפיין כוכבים בצורה בלעדית‪ .‬לכן‪ ,‬מקובל‬
‫להגדיר סולם נוסף למדידת הארה‪ ,‬אשר איננו תלוי במרחק הכוכב מן הצופה‪ .‬בסולם זה‪ ,‬מוחלפת הבהירות‬
‫הנראית של הכוכב בבהירות שהייתה נראית לו היה מוצב במרחק ‪ 10pc‬מן הארץ‪ .‬ערכיו של סולם זה נקראים‬
‫"בהירות מוחלטת" והקשר בינו לבין סולם הבהירות הנראית נתון על ידי הנוסחה‬
‫‪pc‬‬
‫באשר הגודל‬
‫נקרא "מודולו המרחק"‪.‬‬
‫‪5log‬‬
‫≡‬
‫)‪(10‬‬
‫תפתחות כוכבבים‬
‫הרשצפונג‪-‬ראסל והת‬
‫ג‬
‫ת‬
‫‪ .2‬דיאגרמת‬
‫מת הרצשפרוננג ראסל‬
‫‪ 2.1‬דיאגרמ‬
‫ה כי אם‬
‫אחד מהשללבים ההיסטווריים שקדמו להבנתנו את מבנם ושללבי הפעילות של כוכבים היה האבחנה‬
‫שלהם על‬
‫הטמפרטורה ש‬
‫דיאגרמה בה מוצגת בבהירותם המוחלטת על הצציר האנכי וה‬
‫ה‬
‫ם על‬
‫ת כל הכוכבים‬
‫מסדרים את‬
‫של מספר‬
‫קר לאורכם ש‬
‫מה‪ ,‬אלא בעיק‬
‫שטח הדיאגרמ‬
‫ם על פני כל ש‬
‫קי לא מתקבלל פיזור אחידד של הכוכבים‬
‫הציר האופק‬
‫שצפונג וראסלל‪ ,‬שעל שמם נקראת דיאגגרמה זו – "דדיאגרמת‬
‫קווים מוגדדרים‪ .‬הראשונים להבחין בבכך היו הרש‬
‫מת ‪."HR‬‬
‫קצרה "דיאגרמ‬
‫הרשצפונג‪-‬רראסל" או בק‬
‫ם‪ .‬כיום ידוע ככי מקורו של קשר זה‬
‫טרונומים שקייים קשר בין תכונות אלו של הכוכבים‬
‫מאבחנה זו הסיקו אסט‬
‫מים ערכים א‬
‫הכוכב‪ ,‬מתאימ‬
‫בתלות במאפייני ה‬
‫ת‬
‫בשלבי התפפתחותם השוננים של הכוכבבים‪ ,‬כך שלכלל שלב‪,‬‬
‫אופייניים‬
‫קור באופן בס‬
‫אחריה‪ ,‬אסק‬
‫איור הבא‪ .‬לא‬
‫אופיינית שכזזו מובאת בא‬
‫ת‪ .‬דיאגרמה א‬
‫טורה ובהירות‬
‫של טמפרט‬
‫סיסי את‬
‫שלבי ההתפפתחות של כוככבים ואקשורר אותם למופעיהם בדיאגררמה זו‪.‬‬
‫ת מתוך ‪/http://he..wikipedia.orrg/wiki‬קובבץ‪HRDiagrram-he-.gif:‬‬
‫איור ‪ - 2‬דיאגגרמת ‪ HR‬כללית‬
‫לכל כוכב קיים מהלך חיים אשר ראשיתו בתהליך "לידה" וסופו בהגעה למצב בו תכונותיו העיקריות נשמרות‬
‫ללא שינוי מהותי‪ ,‬המכונה "מוות"‪ .‬במהלך חייהם עוברים הכוכבים שלבי התפתחות שונים התלויים במסתם‬
‫ההתחלתית ובמידה פחותה בהרכבם הכימי כאשר ככלל‪-‬אצבע‪ ,‬ככל שמסתו ההתחלתית של כוכב היא גבוהה‬
‫יותר‪ ,‬קצב יצור האנרגיה בו‪ ,‬הדרוש לאיזון הכוח הכבידתי‪ ,‬גבוה יותר באופן משמעותי ולכן כוכב זה יגיע אל‬
‫שלב "סיום חייו" בתוך זמן קצר יוצר‪ .‬נדון בקצרה בשלבי ההתפתחות של כוכבים‪.‬‬
‫‪ 2.2‬היווצרות כוכבים‬
‫ראשיתם של כוכבים בעננים של אבק וגז הקורסים בהשפעת כוח הכבידה‪ .‬כתוצאה מקריסה זו נוצר גוף‬
‫הנקרא "אב‪-‬כוכב" )‪ (protostar‬הסופח אליו אבק וגז מן הסביבה‪ .‬אם לגוף זה מסה התחלתית מספקת‬
‫)למעלה‬
‫מ‪⨀ -‬‬
‫‪ 0.013‬לפי ‪ ,Ostile & Carroll‬ניתן למצוא בספרות גם ערכים שונים במקצת(‪ ,‬בליבת אב‪-‬‬
‫הכוכב יתחיל תהליך של פעילות תרמוגרעינית והגוף יקרא מעתה "כוכב"‪.‬‬
‫‪ 2.3‬שלבי פעילות של כוכבים‬
‫מעט אחרי שלב ההיווצרות של הכוכב‪ ,‬מתחיל הכוכב את שלב פעילותו הארוך ביותר האורך מספר מיליארדי‬
‫שנים‪ .‬שלב זה נקרא "הסדרה הראשית"‪ .‬בדיאגרמת ‪ HR‬מופיעים כוכבים אלו לאורך הקו הארוך המחבר את‬
‫הפינה הימנית‪-‬תחתונה והשמאלית‪-‬עליונה של הדיאגרמה‪ .‬כוכבים אלו הם כוכבים יציבים יחסית הפולטים‬
‫קרינה בעוצמה קבועה יחסית עד לשלב בו הם מסיימים את שלב הסדרה הראשית ומתחילים את תהליך‬
‫ה"מוות"‪.‬‬
‫עבור כוכבים בינוניים‪ ,‬הפעילות הגרעינית מורכבת בעיקר ממיזוג גרעיני של שני גרעיני מימן‪ ,‬למעשה –‬
‫פרוטונים – ליצירת גרעיני הליום‪ .‬תהליך זה מכונה "שרשרת פרוטון‪-‬פרוטון" או בקצרה "שרשרת ‪."p-p‬‬
‫בכוכבים כבדים יותר‪ ,‬תהליך דומיננטי יותר הוא תהליך "שרשרת פחמן‪-‬חנקן‪-‬חמצן" או בקצרה "שרשרת‬
‫‪ ,"CNO‬בה ארבעה פרוטונים יוצרים לבסוף גרעין אלפא וחלקיקים נוספים בתיווכם של אטומי פחמן‪ ,‬חנקן‬
‫וחמצן‪.‬‬
‫‪" 2.4‬מות" כוכבים‬
‫בכוכבים בעלי מסה נמוכה במיוחד )כוכבים אלו נקראים "ננסים אדומים"(‪ ,‬זמן בעירת המימן האופייני‪,‬‬
‫לאחריו יגמר בהם המימן‪ ,‬גדול לפי ההערכות מגיל היקום ולכן המשך חייהם איננו ברור מבחינה אמפירית‪,‬‬
‫אף על פי שקיימות סימולציות שונות החוזות את הפעילות בכוכבים אלו משלב זה ואילך‪.‬‬
‫בכוכבים כבדים יותר‪ ,‬ההליום שנוצר מצטבר באזור הליבה‪ ,‬שם הוא נדחס בתהליך קלווין‪-‬הלמהולץ בו‬
‫אנרגיה כבידתית מומרת לחום המשתחרר אל השכבות החיצוניות יותר וגורם לתהליך מיזוג גרעיני גם‬
‫באזורים אלו‪.‬‬
‫בתהליך זה כמות ההליום בגרעין גדלה ובכך מגדילה את כוח הכובד שהיא מפעילה על שכבות הכוכב‬
‫החיצוניות‪ .‬הגדלת כוח הכובד מגדילה את הלחץ בשכבות שבין הליבה למעטפת הכוכב ובכך‪ ,‬בין היתר‪ ,‬את‬
‫מעטפת הכוכבב‪ ,‬הפוטונים שנוצרים‬
‫אלו‪ .‬כיוון שללא כל הפוטוננים מגיעים יישירות אל מ‬
‫ה בחלקים א‬
‫הטמפרטורה‬
‫שינוי בשטח ה‬
‫התרחבותו שלל הכוכב‪ .‬הש‬
‫ה הגורמת לה‬
‫מבצעים עבודה‬
‫טים מפני הכווכב החוצה מ‬
‫ואינם נפלט‬
‫הפנים של‬
‫מפרטורה שלוו יורדת ולכן לפי חוק וין )‪ (3‬אורך‬
‫סחה )‪ (7‬הטמ‬
‫מול השינוי בבהארתו הוא כזה שלפי נוס‬
‫הכוכב אל מ‬
‫קים אדומים""‪ .‬זמן ההגעה למצב זה תללוי במסה‬
‫אים "תת‪-‬ענק‬
‫הגל שלו גדלל לאזור האדדום‪ .‬לכן‪ ,‬כוכבבים אלו נקרא‬
‫ההתחלתית של הכוכב‪.‬‬
‫ת‬
‫חץ הנובע‬
‫ה בנוסף ללח‬
‫הלחץ החיצוניי של הכבידה‬
‫בשלב זה‪ ,‬ללאחר שתיווצצר כמות גדוולה של הליוום בליבה‪ ,‬ה‬
‫של הכוכב יגררמו לבסוף למיזוג ההלייום שבליבה בתהליך‬
‫החיצוניות ש‬
‫מיזוג המימנני בקליפות ה‬
‫מתהליך המ‬
‫חש משום שט‬
‫מכונה "הבזק הליום"‪ .‬הבבזק זה מתרח‬
‫שראשיתו בבפיצוץ עז המ‬
‫טרם לו נוצר בבליבה לחץ ררב הנובע‬
‫מי המימן‬
‫חש עם אטומ‬
‫חיל‪ ,‬בניגוד ללמיזוג המתרח‬
‫הדחוס ואילו כאשר תהליךך המיזוג מתח‬
‫מהניוון של גז ההליום ה‬
‫מפרטורה‬
‫תהליך זה אינננו יציב‪ ,‬הטמ‬
‫תקרר ולכן ת‬
‫מן המערכת ללהתפשט ולהת‬
‫חץ זה מונע מ‬
‫ת ההליום‪ ,‬לח‬
‫מחוץ לליבת‬
‫ההליום‪.‬‬
‫עולה ונוצר פיצוץ אדיר – זהו הבזק ה‬
‫אחדות(‪ ,‬שלב הבערת ההלייום אורך‬
‫מסות שמש א‬
‫מש ועד כמה מ‬
‫בכוכבים בעעלי מסה בינונית )החל מ‪ 0.55-‬מסות שמ‬
‫זה מצויים‬
‫הכוכבים ככוככבי סדרה ראשית‪ .‬בזמן ה‬
‫הפעילות של ה‬
‫מספר מיליווני שנים‪ ,‬זמןן קצר יחסית ביחס לזמן ה‬
‫קי" של הדיאגגרמה‪ ,‬באזור הענקים‪.‬‬
‫אזור הנקרא ""הענף האופק‬
‫הכוכבים בא‬
‫ת של הכוכב ממשיך‪ .‬בשלב זה‪ ,‬שלב הענקים‬
‫מה וכך תהלייך ההתנפחות‬
‫אנרגיה עצומ‬
‫מיזוג ההלייום משחרר א‬
‫ה ואי‪-‬יציבות‬
‫אשית‪ ,‬הכוכבב רגיש מאודד לטמפרטורה‬
‫מעט מעל לשלב הסדרה הרא‬
‫המצוין בדייאגרמה ט‬
‫תו גורמת‬
‫במסות גבוהות‬
‫ת‬
‫שיל את שכבותיו החיצונייות ויוצר ערפפילית פלנטריית או‪,‬‬
‫סוף הכוכב מש‬
‫לתנודות בנפחו עד שלבס‬
‫סתו הנו ננס לבן או )מעבבר לגבול‬
‫אשר בתלות במס‬
‫ר‬
‫מר דחוס‬
‫יותר‪ ,‬פיצוץץ סופרנובה‪ ,‬שעה שבמרככזו נותר חומ‬
‫טולמן‪-‬אופנהיימר‪-‬וולקוף(‪ .‬את הננסים הלבבנים ניתן‬
‫ן‬
‫צ'נדראסקרר( כוכב ניטרוונים או אף חור שחור )גבוול גבול‬
‫לזהות בחלק‬
‫קה השמאלי תחתון של הדדיאגרמה‪.‬‬
‫הכוכב על פני הדיאגרמה לאורך הזמן עם התפתחותוו‪.‬‬
‫שה את שינוי מיקומו של ה‬
‫הדיאגרמה הבאה ממחיש‬
‫שון‪ ,‬לאחר‬
‫‪ :HR‬בשלב ראש‬
‫התפתחות של כווכב ואת מיקומוו על דיאגרמת ‪R‬‬
‫ת את ההליך הה‬
‫אגרמה זו מציגה בצורה סכמטית‬
‫איור ‪ - 3‬דיא‬
‫ת‪-‬ענקים עד להגגעתו לאזור הענקים בנקודה ‪ ,A‬שם מבצע הכווכב תנודות‬
‫ה הראשית‪ ,‬מבצצע הכוכב "תנועעה" באזור התת‬
‫שהותו בסדרה‬
‫בהארתו בהן הוא חוצה במסלולו את הנקודות עד לנקודה ‪ E‬שבה הוא מסיים את חייו ונותרת ליבה שהיא למעשה ננס לבן בנקודה‬
‫‪ .F‬דיאגרמה זו דנה בכוכבים בעלי מסה נמוכה דיו בכדי להפוך לננסים לבנים‪(Tayler) .‬‬
‫‪ .3‬צבירי כוכבים‬
‫ישנו קושי ניסיוני ביצירת דיאגרמות ‪ HR‬מפורטות משום שקשה‪ ,‬ניסויית‪ ,‬להעריך מרחק וטמפרטורה של‬
‫כוכבים בודדים רבים‪ .‬עם זאת‪ ,‬ישנם אוספי כוכבים‪ ,‬הנקראים "צבירי כוכבים"‪ ,‬שכל הכוכבים שבהם מצויים‬
‫בקירוב באותו מרחק מהארץ‪ .‬במקרה זה‪,‬של מרחק קבוע‪ ,‬מודולו המרחק של כל כוכבי הצביר זהה בקירוב‬
‫טוב‪ .‬נוסף על כך ניתן להתשתמש בשיטה שנקראת פרלקסה סטטיסטית ולמצוא את מודלו המרחק לצורך‬
‫כיול המשוואה לבהירות מוחלטת )‪ (10‬ובכך ליצור דיאגרמות מסוג זה‪.‬‬
‫מצד שני‪ ,‬ניתן להיעזר בדיאגרמות ‪ HR‬על מנת לחקור את הצבירים וללמוד את מאפייניהם‪ ,‬כפי שתבצעו‬
‫בניסוי זה‪.‬‬
‫‪ 3.1‬מהם צבירי כוכבים?‬
‫"צביר כוכבים" הוא אוסף של כוכבים המפוזרים במרחב בצפיפות גבוהה יחסית מזו הממוצעת בגלקסיה‪.‬‬
‫להבדיל מ"קבוצת כוכבים"‪ ,‬שהיא אוסף של כוכבים הנראים קרובים זה לזה לצופה מן הארץ אף על פי‬
‫שבפועל יכולים להיות רחוקים מאוד זה מזה‪ ,‬הכוכבים בצביר כוכבים נמצאים באזור קרוב במרחב ונמשכים‬
‫זה לזה על ידי כוחות כובד משמעותיים‪ .‬יתר על כן‪ ,‬מקובל להניח כי הכוכבים בצבירי כוכבים נוצרו‪ ,‬ביחס‬
‫לסולם הזמנים האסטרונומי‪ ,‬בסמיכות גבוהה זה לזה‪.‬‬
‫צבירי הכוכבים נחלקים לשתי קבוצות‪" :‬צבירים כדוריים" מול "צבירים פתוחים" )או‪ ,‬בשם נרדף‪ ,‬גם‬
‫"צבירים גלקטיים" משום שהם נוטים להימצא על מישור הגלקסיה(‪.‬‬
‫כפי שרומזים שמותיהם‪ ,‬צבירים אלו נבדלים זה מזה בצורה חזותית‪ :‬בעוד ובצביר כדורי קל לזהות חלק‬
‫מרכזי דמוי כדור בצורתו‪ ,‬בצביר הפתוח הכוכבים נראים למתבונן פזורים במרחב‪ ,‬אם כי בצפיפות הגדולה‬
‫מזו של סביבתם‪.‬‬
‫‪ 3.2‬גילם של צבירי כוכבים‬
‫גילם של צבירי כוכבים משפיע על הכוכבים הדומיננטיים בהם – צעירים מול זקנים‪ ,‬ובכך מכתיב במידה רבה‬
‫את המבנה של דיאגרמת ‪ HR‬בה נצפה‪ .‬על מנת להבין את הקשר שבין הדינמיקה האופיינית לצביר לבין גילו‪,‬‬
‫אדון בקצרה‪ ,‬בכלליות רבה‪ ,‬בתהליך היווצרות הצביר‪ ,‬לפי שלביו‪:‬‬
‫‪ .1‬היווצרות הכוכבים – הכוכבים נוצרים כמעט באותו הזמן )בסקלה אסטרונומית( מעננת גז ואבק‪ .‬תהליך‬
‫התגבשות הכוכבים מביא להפרשי מסות גדולים יחסית בין הכוכבים השונים בצביר כך שחלקם כבדים‬
‫בהרבה מן השאר‪.‬‬
‫המסות יגרמוו להאצת הככוכבים הקליים יותר ובככך ליצירת פפיזור רב‬
‫האנטרופייה – הפרשי ה‬
‫‪ .2‬עליית ה‬
‫אנטרופיה‬
‫סף הכוכבים ללמעין גז דלילל‪ ,‬לעליית הא‬
‫השקול‪ ,‬אם ננדמה את אוס‬
‫של הכוכבים ה‬
‫ם הדינמיים ש‬
‫במאפייניהם‬
‫הכוכבים מספפיק גדול‬
‫הממוצע בין ה‬
‫ק חזק בטווח רחוק ומכיווון שהמרחק ה‬
‫בגז‪ .‬מאחר וכוח המשיכה לא מספיק‬
‫ת המונח‬
‫)אחרת היוו נוצרים ככווכב אחד(‪ ,‬ננייחס למעברר של כוכב בבקרבת כוכבב אחר ולשיננוי כיוונו את‬
‫חלו לברוח כווכבים מן‬
‫את האנטרופפיה עד אשר יח‬
‫שיכו להעלות א‬
‫ת" אלסטיות מסוג זה ימש‬
‫"התנגשות""‪" .‬התנגשויות‬
‫קטינה‪.‬‬
‫הצביר ולהק‬
‫‪ .3‬רלקסצייה – לאחרר שמספיק ככוכבים ברחוו מהצביר )עעקב הקניית מהירות הבבריחה על ידדי עליית‬
‫האנטרופיה בבצביר לבין ככוחות הכבידדה השואפים ללכדו על ידי הגעה‬
‫ה(‪ ,‬נקבל מצבב יציב בין ה‬
‫האנטרופיה‬
‫להתפלגות מקסוול –בוולצמן‪.‬‬
‫ת‬
‫מה‬
‫למהירות סופית המתפלגגת בצורה דומ‬
‫תהיה עשירה בכוכבים‬
‫ם מסוג זה ת‬
‫‪ HR‬של צבירים‬
‫שדיאגרמת ‪R‬‬
‫הרב של צביררים כדוריים נניתן לצפות ש‬
‫עקב גילם ה‬
‫ם יחסית‪ .‬ואככן‪ ,‬התרשים הבא מציג דייאגרמת ‪ HR‬סכמטית‬
‫קים מפותחים‬
‫זקנים ולכן נראה ענף אוופקי וענף ענק‬
‫טים אלו‪.‬‬
‫של צביר כדדורי בה ניתן ללהבחין בפרט‬
‫‪(Sh‬‬
‫‪ H‬סכמטית של צביר כדורי )‪hu‬‬
‫איור ‪ – 4‬דיאגרמת ‪HR‬‬
‫ה בינונית בשללבי חיים‬
‫מעיד על כוכבבים בעלי מסה‬
‫תח יחסית המ‬
‫אגרמה זו בעננף אופקי מפות‬
‫כצפוי‪ ,‬ניתן להבחין בדיא‬
‫תח‪ ,‬המעידים על גילם הגבווה יחסית של צבירים אלו‪..‬‬
‫מתקדמים‪ ,‬כמו גם בענף ענקים מפות‬
‫‪ 3.4‬מציאת גיל של צבירים מתוך ניתוח דיאגרמת ‪HR‬‬
‫ת אותו המקוום בחלל‪,‬‬
‫הכוכבים מכיללים כמות גדוולה של כוכביים הנמצאים פיזית בקרבת‬
‫כאמור‪ ,‬מכייוון שצבירי ה‬
‫ת מודולו‬
‫תן למצוא את‬
‫אותו מודולו מרחק וכן נית‬
‫שום שלכולם א‬
‫קל יחסית ללבנות לבנות עבורם דיאגררמת ‪ HR‬מש‬
‫השני‪ ,‬ההנחה כי כל הכוכבבים נוצרו‬
‫טית‪ .‬מן הצד ה‬
‫סה הסטטיסט‬
‫ת יחסית בשייטת הפרלקס‬
‫המרחק אל הצביר בקלות‬
‫ת להסיק‬
‫‪ HR‬של צבירר נתון על מנת‬
‫את דיאגרמת ‪R‬‬
‫באותו הזמן לערך ומהררכב כימי דומה‪ ,‬מאפשרת לנו לחקור א‬
‫על תכונות ככלליות של הצצביר הנחקר‪.‬‬
‫תבסס על שתיי שיטות עיקרריות בהן‬
‫את גילם המועערך של צביריי כוכבים בהת‬
‫‪ HR‬מאפשרת לנו למצוא א‬
‫דיאגרמת ‪R‬‬
‫תמש בניסוי זזה‪.‬‬
‫תוכלו להשת‬
‫לנתונים ניסיוניים‪ :‬בהנתן דיאגררמת ‪HR‬‬
‫ם‬
‫אגרמה תיאורטית‬
‫על התאמת דיא‬
‫שיטה אחת להערכת גילל מתבססת ל‬
‫טר גיל הצבירר‪ ,‬מנסים‬
‫ממוחשבות התלויות ביןן היתר בפרמט‬
‫ת‬
‫ת‬
‫סימולציות‬
‫מך‬
‫ם נתון‪ ,‬על סמ‬
‫ניסיונית שלל צביר כוכבים‬
‫מתאימה‬
‫הדיאגרמה המ‬
‫‪ HR‬תיאורטיית‪ .‬הגיל שהוזן אל משוואות המודל שיצרו את ה‬
‫להתאים לוו דיאגרמת ‪R‬‬
‫טוט הבא )‪.(Meyneet, Mermilliiod & Maedder‬‬
‫ביותר נקבעע‪ ,‬לפיכך‪ ,‬כגיללו של הצבירר‪ .‬דוגמה לכך נתונה בשרט‬
‫התקבלה‬
‫הגיל שעבורו ה‬
‫מציינים את ה‬
‫של צבירים ומ‬
‫‪ H‬ניסיוניות ש‬
‫חברים מספר דדיאגרמות ‪HR‬‬
‫במאמר זה מציגים המח‬
‫אורטיות‬
‫‪ ,NGC‬מציינים המחברים כי מכל הדייאגרמות התא‬
‫הצביר ‪C188‬‬
‫המירבית‪ .‬לדוגמה‪ ,‬עבור ה‬
‫ההתאמה ה‬
‫אים‪ ,‬זו שבה ‪9.82‬‬
‫שניסו להתא‬
‫הצביר‪.‬‬
‫קבעו את גיל ה‬
‫תר‪ ,‬ולכן כך ק‬
‫מוצלחת ביות‬
‫‪ logg‬הייתה המ‬
‫ההתאמה הטובה ביותר התקבללה עבור ‪.log(t))=9.82‬‬
‫סיונית מול מחוושבת עבור הצבייר ‪ ;NGC188‬ה‬
‫איור ‪ - 5‬דייאגרמת ‪ HR‬ניס‬
‫הצירים מציגים בהירות מוחלטת מוול אינדקס צבע‪ ..‬במערכת צירים‬
‫ם זו נדון בהמשךך‪.‬‬
‫)‪(Meynet,, Mermilliod & Maeder‬‬
‫ה של דיאגרמת ‪ HR‬ככלי להערכת גיל הצביר‪ .‬נתבוונן‪ ,‬לשם‬
‫מיקום המפנה‬
‫ה מתבססת עעל מציאת מ‬
‫שיטה שנייה‬
‫ם מתבצע‬
‫הראשית אל ענף הענקים‬
‫תן לראות‪ ,‬כככל שהמעבר מן הסדרה ה‬
‫אה‪ .‬כפי שנית‬
‫הדגמה‪ ,‬בדדיאגרמה הבא‬
‫קצר יותר‪ .‬לפפיכך‪ ,‬לפי‬
‫תר ולכן בעליי זמן חיים ק‬
‫ה גבוהה יותרר‪ ,‬כך הוא מתאים לכוכבים כבדים יות‬
‫בטמפרטורה‬
‫העריך את גיללו של הצביר‪ ..‬ישנן מספר ננוסחאות‬
‫ה הראשית לעענקים נוכל לה‬
‫מיקומה שלל נקודת המפננה בין הסדרה‬
‫קודת המפנה ללגילו של הצבביר‪.‬‬
‫מיקומה של נק‬
‫קושרות בין מ‬
‫ניסיונות הק‬
‫איור ‪ - 6‬דיאגגרמה סכמטית המציגה קשר בבין גיל של צביר למיקום נקודת המפנה על דיאגגרמת ‪HR‬‬
‫)‪(Tayler‬‬
‫מת ‪HR‬‬
‫‪ 3.5‬מציאת מרחק אל צבבירים מתוך נייתוח דיאגרמ‬
‫מה למדי‬
‫מת ‪ HR‬צפוי להראות דומ‬
‫ם על דיאגרמ‬
‫בהנתן שני צבירי כוכבים שונים‪ ,‬ענףף הסדרה הרראשית שלהם‬
‫התלות בהרככב הכימי‬
‫קר במסתם )ה‬
‫ת בדיאגרמה‪ ,,‬תלויה בעיק‬
‫חלטת של כוככבים‪ ,‬המוצגת‬
‫משום שבהירותם המוח‬
‫חד‪-‬חד ערכי בבטמפרטורה‪ .‬לכן‪ ,‬בהנתן דדיאגרמה‬
‫ה בהקשר זה(( המתבטאת בדיאגרמה בבאופן כמעט ח‬
‫איננה גדולה‬
‫של צביר מסווים המוצגת בבבהירות‬
‫מה ניסיונית ש‬
‫"גנרית" שלל צביר כוכבים המוצגת בבבהירות מוחללטת ודיאגרמ‬
‫הה עד כדי הזזזה בקבוע‪ ,‬ככמתואר באיורר הבא‪.‬‬
‫נצפה כי ענף הסדדרה הראשית בשתי הדיאגגרמות יהיה זה‬
‫נראית‪ ,‬ה‬
‫קשור בצורה ישירה אל המ‬
‫הבהירות המוחלטת לנראית‪ ,‬הוא מודוללו המרחק הק‬
‫הפרש שבין ה‬
‫קבוע זה‪ ,‬הה‬
‫מרחק מן‬
‫ם שבפועל‬
‫ה בלבד משום‬
‫ק אל הצביר‪ .‬זוהי הערכה‬
‫ה של המרחק‬
‫הצביר )‪ (10‬ולכן על ידי קביעתו ניתןן לקבל הערכה‬
‫ם דומים מאוד‪ ,‬אך עדיין ללא זהים משוום שלכל כוכבב תכונות‬
‫ה הראשית ביין צבירים שוננים הם אמנם‬
‫ענפי הסדרה‬
‫הבהירות המדדויקת שלו‪.‬‬
‫קובעות את ה‬
‫ייחודיות הק‬
‫חלטת‪,‬‬
‫חת מכוילת להצגגת בהירות נראיית והשנייה להצצגת בהירות מוח‬
‫אגרמות של צביררי כוכבים‪ ,‬האח‬
‫איור ‪ - 7‬בבהנתן שתי דיא‬
‫המרחק אל צביר הכוכבבים‬
‫ק‬
‫קובע בצורה ישיירה את‬
‫ש ביניהן הוא מוודלו המרחק הק‬
‫ההפרש‬
‫)‪(Tayler‬‬
‫מת ‪ HR‬תיאוררטית של צבייר‬
‫‪ 3.6‬דיאגרמ‬
‫חזות איך‬
‫ם אשר בעזררתם ניתן לח‬
‫מתארים התפפתחות של צצבירי כוכבים‬
‫מספר מודלים תייאורטיים המ‬
‫ר‬
‫ישנם‬
‫אגרמות חזויוות כמעין אלוו על מנת להעריך גיל‬
‫אגרמות ‪ HR‬של צבירי כווכבים‪ .‬ניתן ללהיעזר בדיא‬
‫תראינה דיא‬
‫ת בעזרת אתר האינטרנט ‪http://stev.oapd.inaaf.it/cgi-‬‬
‫ומרחק שלל צבירים‪ .‬נניתן "לייצרר" דיאגרמות‬
‫טיים של‬
‫‪ binn/cmd_2.2‬השייך ללמצפה הכוכבבים של אונייברסיטת פדדובה‪ .‬אתר זזה מחשב עררכים תיאורט‬
‫ההאדמה הביננכוכבית ומתככתיות הצביררים עבור‬
‫תמש‪ ,‬בהם ה‬
‫תונים מהמשת‬
‫ס על מספר נת‬
‫‪ HR‬בהתבסס‬
‫דיאגרמות ‪R‬‬
‫ם"‪.‬‬
‫גיל מסוים‪ .‬דיאגרמות שוות‪-‬גיל אלו ננקראות בלעז "איזוכרונים‬
‫‪3.7‬‬
‫האדמה בינכוכבית‬
‫ה‬
‫מלווה במעבר בתוווך הבינכוכבי שבו הוא מפוזר‪ ,‬כך‬
‫ה‬
‫ה בארץ‬
‫האור מן העצצמים המאיריים עד לצופה‬
‫מעברו של ה‬
‫שים יותר לפיזזור זה‪ ,‬בדומה לפיזור‬
‫אורכי גל קצררים יותר רגיש‬
‫שפחות אורר מגיע אל הצוופה בארץ‪ .‬כייוון שגלים בא‬
‫תר מאשר שנפפלט מן הכוכבב‪ .‬האיור הבא‬
‫א "אדום" יות‬
‫ה‪ ,‬האור שנמדדד בארץ הוא‬
‫האור האור באטמוספרה‬
‫א ממחיש‬
‫ת‪.‬‬
‫מנגנון זה בצצורה סכמטית‬
‫ט מכוכב מתפזר בבדרכו אל הצופה‬
‫איור ‪ - 8‬אור הנפלט‬
‫)‪(Ostliee, Bradley W.. Carroll‬‬
‫הצבע של‬
‫מדד אינדקס ה‬
‫אינדקס הצבע לכיוון האדדום‪ ,‬מתוקן מ‬
‫טה את מדד א‬
‫תגבר על השפפעה זו‪ ,‬המסיט‬
‫על מנת להת‬
‫שמיים רחוקים בקבוע המסומן ‪ E‬כך שמתקייים )‪(Shu‬‬
‫ם‬
‫גרמי‬
‫ ‪11‬‬
‫באשר‬
‫קון בגין ההאדדמה הבינכוככבית‪.‬‬
‫הערך הנמדד ו‪ E-‬הוא התיק‬
‫הוא ה‬
‫מפתח‬
‫את טמפרטוררה בעזרת פווטומטריית מ‬
‫‪ 3.8‬צילום בבצבע ומציא‬
‫חור לבן‪ .‬צילוום בצבע‬
‫א מצלמת שח‬
‫משתמשים ללצרכים אסטררונומיים היא‬
‫המצלמה בה מ‬
‫לרוב‪ ,‬כמו בבניסוי זה‪ ,‬ה‬
‫איה בעין‬
‫אדום וירוק‪ ,‬כמו תאי הרא‬
‫סנני צבע‪ ,‬לרווב במסננים בבצבעי כחול‪ ,‬א‬
‫קרה זה על ידדי שימוש במס‬
‫מתבצע במק‬
‫העובר דרכם‪ .‬בשיטת צילום זו מצולם אותו האוביייקט דרך‬
‫יחסית מן האור ה‬
‫ת‬
‫המעבירים חללק צר‬
‫האנושית‪ ,‬ה‬
‫ם ותמונתו מעעובדת במחשבב ליצירת תמונת צבע‪.‬‬
‫סננים השונים‬
‫שלושת המס‬
‫ם נפוצה‬
‫סדרת מסננים‬
‫סננים‪ ,‬בהם ס‬
‫חרים של מס‬
‫תמש במספרר אוספים אח‬
‫מיה ניסויית מקובל להשת‬
‫באסטרונומ‬
‫ח הנראה‪,‬‬
‫סננים המרכיבבים אותה‪ :‬מסנן בעל‪-‬סגולל‪ ,‬מסנן כחול‪ ,‬מסנן לטווח‬
‫סט ‪ "UBVRI‬על שם המס‬
‫הנקראת "ס‬
‫קו הרציף‬
‫ת‪-‬אדום‪ .‬פרוופילי המסנניים התקניים בקבוצה זו מופיעים באיור הבא בק‬
‫ם ומסנן לתת‬
‫מסנן לאדום‬
‫)‪.(Bessel‬‬
‫‪U‬‬
‫מסננים ‪UBVRI‬‬
‫הארה של סט המ‬
‫איור ‪ - 9‬פרופילי הה‬
‫טרונומיה ניסויית‪ .‬שימוש בסיסי בניסוי זה הוא‬
‫מושם לצילום בצבע‪ ,‬למסנננים מספר שימושים באסט‬
‫מעבר לשימ‬
‫הוא חם יותרר‪ ,‬כך שיא ס‬
‫ככלי עזר ללקביעת טמפרטורה של ככוכבים‪ :‬לפי חוק וין )‪ ,(3‬ככל שגוף ה‬
‫ספקטרום‬
‫חול תהיה חזזקה יותר‬
‫הפליטה שללו קרוב יותר לכחול‪ .‬כיוון שכך‪ ,‬ככל שפפליטת הכוכבב שתימדד דררך המסנן הכח‬
‫הוא חם יותר‪ .‬על סמך‬
‫אורך גל ארוךך יותר(‪ ,‬כך נדדע שהכוכב ה‬
‫טר יחוס אחרר )התואם לא‬
‫שנמדדת בפילט‬
‫ביחס לזו ש‬
‫אות ‪ B‬ואת זזו שנמדדת דדרך מסנן‬
‫מדדת דרך מסנן כחול בא‬
‫ת הנראית שנמ‬
‫את הבהירות‬
‫מקובל לסמן א‬
‫הגיון זה‪ ,‬מ‬
‫ת ‪ .V‬ההפרש ‪ B-V‬עבור ככוכב מסויים נקרא "אינדדקס צבע"‪ .‬כככלל אצבע‪ ,‬עערך נמוך של אינדקס‬
‫נראה באות‬
‫הצבע מצביע על כוכב חם יחסית מאשר זה של כוכב עם אינדקס צבע גבוה משום שאז פליטת הכוכב קרובה‬
‫יותר לכחול ולכן כוכב זה חם יותר‪.‬‬
‫מסיבה זו‪ ,‬מקובל להציג דיאגרמות ‪ HR‬גם ביחידות של בהירות מוחלטת מול אינדקס צבע‪ ,‬כפי שמופיע‬
‫בכמה מן הדיאגראמות בחלקים אחרים של תדריך זה‪ .‬את ההמרה הכמותית לטמפרטורה‪ ,‬אם נדרשת‪ ,‬ניתן‬
‫לבצע לפי הצורך לפי נוסחאות אמפיריות המופיעות בספרות )למשל‪.(Sekiguchi and Fukugita ,‬‬
‫ניתן לבצע חישוב מקורב של אינדקס הצבע בתלות בטמפרטורה‪ ,‬בהסתמך על חוק פלאנק )‪ ,(2‬על ידי‬
‫התייחסות אל המסננים כפונקציות דלתא ההמורכזות סביב ‪ 450nm‬ו‪:550nm -‬‬
‫‪,‬‬
‫‪V‬‬
‫‪2.5 log‬‬
‫‪,‬‬
‫‪B‬‬
‫)‪(12‬‬
‫הגרף הבא מתאר פונקציה זו‪.‬‬
‫‪B V T‬‬
‫‪1.0‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪TK‬‬
‫‪8 000‬‬
‫‪7 000‬‬
‫‪6 000‬‬
‫‪5 000‬‬
‫‪4 000‬‬
‫‪0.2‬‬
‫איור ‪ - 10‬חישוב מקורב של אינדקס הצבע של גוף שחור בתלות בטמפרטורה שלו‬
‫‪ .4‬מערכת הניסוי‬
‫‪ 4.1‬הטלסקופ‬
‫מכשיר התצפיות העיקרי במעבדה הינו טלסקופ רובוטי בקוטר ‪ 0.4‬מטר בעל אורך מוקד של ‪ 4.024‬מטר )יחס‬
‫מפתח של ‪ ,(F10‬העיצוב האופטי של הטלסקופ הינו ‪ Advanced Ritchy Cretien‬הדומה ל ‪Schmidt‬‬
‫‪ Cassegrain‬יתרונו ביכולת ליצור חדות גבוהה בכל שדה הראיה‪ .‬הטלסקופ מורכב מעדשה קדמית המקצרת‬
‫את אורכו הכולל של הטלסקופ‪ ,‬מראה אחורית ראשית המרכזת את האור אל מראה משנית שלאחריה האור‬
‫יוצא מן הטלסקופ‪ .‬בין הטלסקופ למצלמה ניתן למקם אביזרים אופטיים ‪ focal reducer‬ועדשת ‪.Barlow‬‬
‫מכשירים אלו משנים את שדה הראייה של הטלסקופ‪ ,‬וכן את מידת ההגדלה שלו‪ ,‬בעת הרכבתם ופירוקם יש‬
‫להיזהר במיוחד שכן בזמנים אלו עובדים עם רכיבים אופטיים חשופים‪.‬‬
‫הנחיות להפעלת הטלסקופ נמצאות בנספח מספר ‪1‬‬
‫‪ 4.2‬המצלמה‬
‫המדידות עצמן מתבצעות בעזרת מצלמת ‪ CCD‬מדגם ‪ DSI III‬של חברת ‪ .MEADE‬מצלמת ה‪ CCD‬מבוססת‬
‫על התקן מוליך למחצה רגיש לאור‪.‬‬
‫אחד המאפיינים החשובים בכל ‪ CCD‬אסטרונומי הנו עומק הבאר‪ .‬אם נדמה את הפיקסל לדלי‪ ,‬ברגע שיותר‬
‫מדי מים ישפכו לתוכו יווצר ‪ overflow‬וטיפות מים שיתווספו עתה לדלי ישפכו ממנו החוצה‪ ,‬בצורה דומה‬
‫יזלגו אלקטרונים מפיקסל ש"התמלא" בהם‪ .‬תופעה זו נקראת "‪ ."blooming‬פתרון אחד לבעיה זו הינו שער‬
‫‪) Anti-Blooming Gate‬ובקיצור ‪ (ABG‬בו המצלמה מצוידת‪ .‬שער זה מאפשר זליגה מוסדרת של אלקטרונים‬
‫החל מסף עליון מסוים‪ ,‬אולם שער זה גורע מהליניאריות שבצילום וכך כוכבים שבהירותם גבוהה עד כדי כך‬
‫שהערך הנמדד מהם היה עולה על זה שמוגבל בשער ה‪ ABG‬לא יהיו בהכרח בעלי הערך המרבי של הבאר‪.‬‬
‫מסיבה זאת נקבע סף מניות עבור כל פיקסל‪.‬‬
‫המידע האנלוגי שנקלט במצלמה ממומר למידע דיגיטלי‪ ,‬הערכים המועברים למחשב הנם ביחידות ‪– ADU‬‬
‫‪ .Analog to Digital Units‬התמונות נשמרות בפורמט ‪ FITS‬אשר לא מבצע כיווץ של רכיבי התמונה ושומר‬
‫עליהם במלואם‪ ,‬נוסף על כך לקובץ ישנה תוספת בה נשמרים פרטי מידע שונים כגון‪ :‬סוג ומאפייני הטלסקופ‬
‫והמצלמה דרכם בוצע הצילום‪ ,‬טמפרטורת השבב‪ ,‬מועד הצילום ומשכו ואף היסטורית העיבוד שהקובץ עבר‪.‬‬
‫הנחיות להפעלת המצלמה נמצאות בנספח מספר ‪.2‬‬
‫‪ .5‬מהלך הניסוי‬
‫‪ 5.1‬הגדרת מאפייני המערכת‬
‫‪ 5.1.1‬אפיון הטלסקופ‬
‫עמוד על מאפייניו של הטלסקופ בהקשרים הבאים‪ .‬חשוב‪ :‬כיצד מאפיינים אלו ישפיעו על המשך הניסוי?‬
‫‪‬‬
‫מצאו את ההפרדה וההגדלה הזוויתית של הטלסקופ על ידי תצפית במהלך היום )אל האופק( והלילה‬
‫)בגבהים שונים בשמיים(‪ .‬השווה בין יכולת הפרדה זוויתית תיאורטית ומעשית‪.‬‬
‫‪‬‬
‫אפיינו את השימוש ב‪ focal reducer-‬ו‪ barlow-‬המשנים את ה‪ f number -‬של הטלסקופ והשוו בין‬
‫מערכי העבודה השונים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫למדו לכוון את הטלסקופ לנקודות שונות בשמיים בהתאם למערכות הקואורדינאטות המקובלות‬
‫באסטרונומיה‪.‬‬
‫‪ 5.1.2‬באופן דומה‪ ,‬עבור המצלמה‬
‫‪‬‬
‫בדקו את הליניאריות )או היעדרה( של קריאת המצלמה בזמן החשיפה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מדדו את ה‪ dark current-‬של המצלמה בתלות בטמפרטורת השבב‪.‬‬
‫‪‬‬
‫אפיינו את השגיאה האקראית בקריאת המצלמה עבור כוכב נתון‪.‬‬
‫‪‬‬
‫התנסו בתכונות המצלמה ומגבלותיה‪ .‬מצאו את המימדים הזוויתיים של שבב ה‪ ,CCD-‬הרזולוציה‪,‬‬
‫עוצמת האור המינימאלית למדידה‪ ,‬החדות וההפרדה‪.‬‬
‫בפרק הספרות מופיעים מספר ספרים על ‪ CCD‬בשימושים אסטרונומיים‪.‬‬
‫‪ 5.2‬איתור צבירים‬
‫איתור הצבירים המתאימים לביצוע הניסוי מתבצע על ידי עיון במאמרים ובקטלוגים שונים הנמצאים ברשת‪.‬‬
‫על מנת לבדוק האם צביר מסוים מתאים לצילום‪ ,‬ניתן להתחיל בשימוש בתוכנת ‪ ,Stellarium‬זו תוכנת מיפוי‬
‫שמיים המציגה את השמיים בהתאם לזמן המוזן אליה ומקום הצופה‪ .‬בעזרת תוכנה זו‪ ,‬המכילה גם מאגר‬
‫נתונים מובנה‪ ,‬יש לבדוק האם הצבירים מתאימים לצילום לפי כללי האצבע הבאים‪:‬‬
‫א‪ .‬בדוק מיקומו של הצביר בשמיים‪ ,‬הן בתקופה המיועדת לצילום והן בטווח של השבועות קרובים‪,‬‬
‫במטרה לבדוק האם הצביר נמצא בשדה הראיה שלנו‪ ,‬שאחרת לא ניתן לצלמו‪.‬‬
‫ב‪ .‬גודלו הזוויתי של שבב ה‪) CCD-‬בעת חיבורו ל‪ (FR-‬שלנו הוא בערך ‪ 12‬דקות קשת ולכן צבירים בגודל‬
‫דומה יצולמו בו טוב‪ .‬בצבירים קטנים מדי קשה להבחין ואילו במקרה של צביר גדול במיוחד )למשל‪,‬‬
‫‪ M67‬שגודלו ‪ 30‬דקות קשת( נדרשים מספר צילומים במיקומים שונים‪.‬‬
‫ג‪ .‬זווית הנטייה של הצביר מעל האופק צריכה להיות גבוהה מספיק כדי שהשפעתם של רעשים כמו‬
‫האור העירוני והלחות תפריע כמה שפחות‪ .‬ניתן עקרונית לעבוד עם צביר בגובה של עשרים מעלות‪,‬‬
‫אבל שבעים מעלות היא זווית מתאימה יותר‪.‬‬
‫ד‪ .‬אם הצביר חיוור מדי‪ ,‬קשה להבחין בו במספיק כוכבים‪ .‬בהירות של שש מתאימה מאוד ואילו בעשר‬
‫כבר קשה להבחין‪ ,‬אך עדיין אפשרי עם מעט מאמץ‪ .‬בהירות הצביר היא מדד כולל‪ ,‬אך אחרי חשיפה‬
‫ארוכה דיה אפשר להבחין עם מעט מאמץ אפילו בכוכבים בודדים עם בהירות נראית מסדר גודל של‬
‫‪ – 17‬פי ‪ 23,000‬יותר חיוורים מהכוכבים החיוורים ביותר שניתן לראות בעין‪ .‬ניתן למצוא מאמרים‬
‫ובהם דיאגרמות של צבירים שונים‪ ,‬היעזרו בהן כדי לבחור צביר מתאים‪.‬‬
‫‪ 5.3‬צילום‬
‫השליטה על הטלסקופ מבוצעת בעזרת התוכנה ‪ AutoStar Suite Astronomers‬והשליטה על המצלמה בעזרת‬
‫התוכנה ‪.AutoStar Envisage‬‬
‫בשלב הראשון‪ ,‬לפני ביצוע הצילום‪ ,‬נדרש ביצוע של כיול מקום לטלסקופ‪ .‬תוכנת השליטה של הטלסקופ‬
‫כוללת קטלוג מידע שבעזרתו הטלסקופ נע אל היעד המבוקש‪ .‬הטלסקופ איננו מגיע אל היעד אלא סוטה ממנו‬
‫במעט ולכן לפני מציאת מיקום הצביר בשמיים נדרש ביצוע כיול של מיקום הטלסקופ‪ .‬הכיול מתבצע על ידי‬
‫מציאת כוכב קרוב בו ניתן להבחין בעין או בפיינדר )טלסקופ קטן ורחב שדה המחובר אל הטלסקופ הראשי‬
‫בעזרתו עבדנו בו משתמשים לצורך ניווט שמימי( וניווט ידני אליו‪ .‬לאחר מירכוז שדה הראיה של הטלסקופ‬
‫סביב האובייקט‪ ,‬נשלח בעזרת תוכנת המחשב אות סינכרון המורה לטלסקופ על מיקומו המדויק בשמיים‪.‬‬
‫בהזדמנות זו‪ ,‬כאשר הטלסקופ מכוון אל כוכב מהיר‪ ,‬מתבצע גם כיוונון המיקוד של מיקום המצלמה או מראת‬
‫הטלסקופ כדי למקד את דמות העצם הנראית‪ .‬בשלב זה‪ ,‬ניתן לשלוח את הטלסקופ אל היעד‪.‬‬
‫לאחר כיוון של זמני החשיפה של העצם המצולם‪ ,‬שם הקובץ ותיקיית היעד במחשב‪ ,‬פרוטוקול הצילום‬
‫והמידע הנלווה לתמונות )‪ (metadata‬בתוכנת הצילום‪ ,‬המצלמה מצלמת ושומרת את המידע במחשב‪ .‬יש לצלם‬
‫תמונות רבות‪ ,‬לכייל ולחבר אותן לבסוף לתמונה אחת )ראה פרק הבא( על מנת להקטין את שגיאות המדידה‬
‫ולקלוט נתונים רבים יותר‪ .‬את תמונות הכיול יש לצלם לפני )‪ (FLAT‬או לאחר סיום הצילום או זמן קצר‬
‫לאחר מכן‪ ,‬כך שהדרך האופטית של המצלמה לא תשתנה‪ .‬חשוב להקפיד כי הטמפרטורה בה צולמו התמונות‬
‫תהיה קרובה ככל הניתן לזו בה צולמה תמונת ה‪ Dark-‬וכי המצלמה לא הוסטה ממקומה במהלך צילום‬
‫תמונת ה‪ .Flat -‬תמונות ‪ Bias‬אין צורך לצלם בכל פעם מחדש משום שהיא כמעט ואיננה תלויה במאפייני‬
‫הסביבה אלא בתכונות המצלמה בלבד‪.‬‬
‫‪ 5.3.1‬כיול‪ ,‬יישור וחיבור תמונות‬
‫שלבים אלו יבוצעו בעזרת כתיבת קוד לעיבוד תמונה ב‪ ,MATLAB‬עיבוד מתקדם יותר יבוצע בעזרת התוכנה‬
‫‪.MaxImDl‬‬
‫‪ 5.4‬פוטומטריית מפתח דיפרנציאלית‬
‫בניסוי שלפניכם תשתמשו בשיטת עיבוד תמונה הנקראת "פוטומטריית מפתח דיפרנציאלית"‪ .‬בשיטה זו‪,‬‬
‫לאחר שמתקבלת ממצלמת ‪ CCD‬תמונה המורכבת מערכי הארה בפיקסלים שונים‪ ,‬מחושבת הארתו של כל‬
‫ם בהם מופיע הכוכב‪ ,‬מדידדת עצמת‬
‫ההארה של ככל הפיקסלים‬
‫גוף – במקררה שלנו כוכבב – על ידי סככימת עצמת ה‬
‫ש מערך ההאררה של הכוכב‪..‬‬
‫החסרת הרעש‬
‫הרעש בסבייבת הכוכב וה‬
‫למצוא את ההפרש בין ערך‬
‫א‬
‫מדד‪ ,‬אלא אךך ורק‬
‫מאפשרת לנו למצוא את ההארה של הגוף הנמ‬
‫ת‬
‫שיטה זו איינה‬
‫תמש בגוף‬
‫חר‪ .‬על מנת ללקבל ערך מוחלט של האררה בשיטה זו‪ ,,‬עלינו להשת‬
‫ההארה של גוף מסוים ללבין זה של אח‬
‫השוות כל בהיירות אחרת ללבהירות זו‪ .‬עעם זאת‪,‬‬
‫אנו יודעים כגגוף תקני ולה‬
‫מונה שאת ערכי הארתו א‬
‫המופיע בתמ‬
‫קבוע בסביבת הכוכב‪.‬‬
‫של רעש רקע ק‬
‫שיטה זו הוא בכך שהיא מנטרללת השפעות ש‬
‫ה‬
‫ייתרונה הגדדול של‬
‫שום שהיא דוררשת הימצאות כוכבי השוואה סמוכים בעלי ערכים קרובים‪,‬‬
‫עם זאת‪ ,‬שייטה זו איננה מושלמת מש‬
‫אחידות במבננה השבב‬
‫סף שישנו הוא השפעתם שלל רעשים הנובבעים מחוסר א‬
‫טכני קושי נוס‬
‫קבועים וידועים‪ .‬בפן הט‬
‫ם אלו על ידי שימוש‬
‫וברעש על פפניו ומלכלוככים במערכת האופטית‪ .‬עעם זאת‪ ,‬ניתן להפטר חללקית מרעשים‬
‫בתצלומי כייול‪.‬‬
‫‪ 5.5‬תצלומי כיול‬
‫תמונה על ידיי שימוש‬
‫שבהן ניתן ללטפל בתוכנות עיבוד הת‬
‫המצולמות סובלות ממספפר הפרעות ש‬
‫התמונות ה‬
‫הנקראים "תצצלומי כיול"‪ .‬נדון בשלושה סוגים שלל צילומי כיולל רלונטיים‪,"Bias" :‬‬
‫מתאימים‪ ,‬ה‬
‫בצילומים מ‬
‫"‪ "Dark‬ו‪."Flat" -‬‬
‫‪Bias 5.5.1‬‬
‫אלקטרוניות של רכיב ה‪.CCD -‬‬
‫ת‬
‫ת‬
‫אי‪-‬אחידויות בבתמונה הנובבעות מתכונות‬
‫הוא לטפל בא‬
‫תפקידה שלל תמונה זו ה‬
‫ם בחשיפה קצצרה ככל הנית‬
‫ה אור וצילום‬
‫א ייכנס לתוכה‬
‫מצולמת על ידדי כיסוי המצלמה כך שלא‬
‫תמונה זו מ‬
‫תן‪ .‬לרוב‪,‬‬
‫האחידות‬
‫מש בתמונות ‪ Bias‬ישנות משום שאי‪-‬ה‬
‫אין צורך ביצירת תמונות ‪ Bias‬לאחר כל צילום ווניתן להשתמ‬
‫היא בקירוב תכוננה קבועה ל‬
‫הנדונה א‬
‫של הרכיב‪.‬‬
‫ת התמונה‬
‫ת האנכית שיוצר הרכיב בעצמת‬
‫מונת ‪ ;Bias‬ניתןן לראות בקלות את אי האחידות‬
‫איור ‪ - 11‬תמ‬
‫‪5.5.2‬‬
‫‪D‬‬
‫‪Dark‬‬
‫מפרטורה‪ :‬כככל שעולה‬
‫שפעות של טמ‬
‫‪ CCD‬עקב הש‬
‫מרעש אלקטרווני הנוצר ב‪D-‬‬
‫תפקידה שלל תמונה זו הווא להיפטר מ‬
‫הרעש הזה תללויה הן בטמפפרטורת הציללום והן בזמן החשיפה‬
‫מצלמה יותר רעש‪ .‬כמות ה‬
‫ה כך נוצר במ‬
‫הטמפרטורה‬
‫שתנה‪ ,‬או‬
‫קרבת זמנים ככדי שהטמפררטורה לא תש‬
‫הה לזה בו צוללם העצם ובק‬
‫מן חשיפה זה‬
‫ה מצלומת בזמ‬
‫ולכן תמונה‬
‫מן חשיפה הזזהה לזה‬
‫ה לתמונת ‪ ,Biias‬רק עם זמ‬
‫מצולמת בדומה‬
‫בזמן אחר בבטמפרטורה קרובה‪ .‬תמונת ‪ Dark‬צ‬
‫הצילום של העעצם‪.‬‬
‫שבו בוצע ה‬
‫קסלים חמים"‪.‬‬
‫אלו מכונות "פיק‬
‫תמונה‪ ,‬נקודות א‬
‫קודות לבנות בת‬
‫הבחין במספר נק‬
‫‪ - Dark‬ניתן לה‬
‫איוור ‪ - 12‬תמונת ‪k‬‬
‫‪Flat 5.5.3‬‬
‫אופטיים‪,‬‬
‫הנובעות מלכלוך שהצטברר על רכיבים א‬
‫טיות בצילום ה‬
‫הפרעות אופט‬
‫תפקידה שלל תמונה זו הווא להפטר מה‬
‫סקופ‪ .‬תמונה שכזו מייצריים על ידי‬
‫מרכיבי הטלס‬
‫שחדר לאחד מ‬
‫למשל אבק שהצטבר על אחד הפילטררים או אבק ש‬
‫תמונה זו‬
‫טו במצלמה‪ .‬ת‬
‫א יוצר( יקלט‬
‫תאבכות שהוא‬
‫ק הלכלוך )אוו תבניות ההת‬
‫מיים‪ ,‬כך שרק‬
‫אזור ריק בשמ‬
‫צילום של א‬
‫‪ C‬יהיה באמצע תחום הררגישות‪ .‬בציללומה של‬
‫מדדות ב‪CCD‬‬
‫העוצמות שמ‬
‫מצולמת בזזמן חשיפה ככזה שטווח ה‬
‫ת המצלמה בבין צילום‬
‫א מפרקים את‬
‫תמונה זו המצלמה נשאררת באותו מצצב שבו צולמוו התמונות של העצם – לא‬
‫את הלכלוכים השונים‪.‬‬
‫א "להוזיז" א‬
‫מידע כדי שלא‬
‫ה‪ Flat‬וצילוום תמונות המ‬
‫שיער‬
‫המערכת האופטית כמו גרגרי אבק או ש‬
‫ת‬
‫שפעות של לכלוככים שונים שחדדרו אל‬
‫איור ‪ - 13‬תמונת ‪ Flat‬ניתן לראות הש‬
‫הנצבר בכל הפפיקסלים‬
‫שימוש ב ‪ MB, MD, MF‬ללנרמול אחידד של המידע ה‬
‫תהליך הכיוול הינו מוסכמה טכנית לש‬
‫בצילום‪ .‬אללגוריתם הכיול הינו‬
‫‪Calibrrated = (Raw‬‬
‫‪w-MB-MD)/[[(Raw-MD)/M‬‬
‫]‪MF‬‬
‫‪ 5.6‬הוצאת מידע על הארת הכוכבים מתוך התמונות‬
‫כדי להוציא את נתוני ההארה של כוכבים שונים מתוך התמונות המחוברות מומלץ להשתמש בתוכנה ‪Subaru‬‬
‫‪ .Image Processor Makali`i‬בעזרת תוכנה זו ניתן לבחור תמונה‪ ,‬לסמן בה כוכבים ולקבל טבלה בה מופיעים‬
‫נתונים אודותיהם‪ ,‬ביניהם הארתם המחושבת לפי שטחם‪ ,‬מיקומם בתמונה‪ ,‬הקריאה הכוללת שיצר הכוכב על‬
‫שבב ה‪ CCD-‬וההארה ברקע‪ .‬כדי לבצע חישוב זה‪ ,‬על המשתמש בתוכנה לסמן את הכוכב ואת הרקע המבוקש‬
‫סביבו‪ ,‬כאשר ניתן לבצע זאת במצב אוטומטי בו המשתמש צריך רק ללחוץ על הכוכב ואילו התוכנה מוצאת‬
‫את גודלו‪ ,‬מרכזו ושטח הרקע הנדרש לבדה או במצב ידני בו נתונים אלו נקבעים על ידי המשתמש‪ .‬חשבו‪ :‬מתי‬
‫יש לתקן את הפרמטרים ידנית?‬
‫טיפ‬
‫כדי להקל על העבודה‪ ,‬אפשר להדפיס את תמונות הצבירים בהיפוך צבעים )כך שהכוכבים יופיעו בשחור‬
‫והרקע בלבן(‪ .‬מומלץ לעבוד ראשית עם הכוכבים בתמונה שצולמה דרך מסנן ‪ B‬משום שאם כוכב נראה‬
‫בתמונה זו‪ ,‬כיוון שבה באופן כללי הכוכבים חלשים יותר‪ ,‬נוכל וודאי לזהותו גם בתמונה שצולמה דרך מסנן ‪V‬‬
‫)בהנחה שמדובר באותו השדה בשמיים(‪.‬‬
‫‪ 5.7‬בניית דיאגרמות‬
‫כדי להשתמש בקשר הידוע בין הארת הכוכבים שצילמתם לבהירות שלהם‪ ,‬הנתון כאמור בנוסחה‬
‫‪ , 2.5log‬אתם נדרשים למצוא את הקבוע ‪ .‬על מנת למצוא קבוע זה‪ ,‬פנו לאתר ‪ Aladin‬הכולל‬
‫מאגר נתונים של ערכי בהירות של כוכבים רבים בצביר‪ .‬ייתכן שהתמונות אותן תצלמו יהיו משוקפות או‬
‫מסובבות‪ ,‬או שלא יתאמו בדיוק את האזור בשמיים המוצג בתוכנה‪ .‬לאחר ההתאמה בחרו מספר כוכבים‬
‫המופיעים במפה באתר עם ערכי ‪ B‬ו‪ V -‬וגם בתמונות ומצאו עבורן את הערכים של הקבוע‬
‫לפי קריאתם‬
‫ולפי הנוסחה הנדונה‪.‬‬
‫אם הערכים של קבוע הכיול עבור שלושת הכוכבים יצאו דומים‪ ,‬הרי שזוהי אינדיקציה לכך שהתוצאות‬
‫שקיבלתם טובות‪.‬‬
‫בהינתן ערכו של הקבוע וערכי ההארה‬
‫‪ Makali`i‬חשבו את ערכי הבהירויות‬
‫של הכוכבים אותם תוציאו מהתוכנה ‪Subaru Image Processor‬‬
‫ו‪-‬‬
‫של הכוכבים אותם דגמתם ומהם ערכי‬
‫‪ .‬תקנו את‬
‫התיקון הנדרש בגין ההאדמה הבינכוכבית‪ .‬את ערכי ההאדמה הבינכוכבית יש לקחת מתוך מקורות ספרותיים‬
‫ולציינם‪.‬‬
‫‪ 5.8‬סדרי גודל לשגיאות‬
‫בהנתן הנוסחה‬
‫‪2.5log‬‬
‫מתקבל כי ערכי הבהירות הנמדדים בניסוי מקבלים שגיאה הנובעת‬
‫משתי סיבות‪ :‬שגיאת מכשרים בערכי ההארה הנמדדת‬
‫ושגיאה שנובעת מכיול לא אידיאלי של הקבוע ‪.‬‬
‫נסו להעריך את התרומה השונה של כל אחד מהגורמים בנוסחה והעריכו את שגיאות המדידה בניסוי‪.‬‬
‫טיפול מפורט בבעיה זו ניתן למצוא במאמר שכתב ‪ ,Newberry‬בו הוא מונה מספר סיבות פיזיקליות לשגיאה‬
‫ומתאר מודל מתמטי לכימותן‪ .‬אם תחליטו להעזר במאמר זה‪ ,‬חישבו‪ :‬האם כל הסיבות רלוונטיות? האם ניתן‬
‫להעריך את חלקן? האם הערכה זו כלל נדרשת‪ ,‬או שמא שניתן לנסות מודל פשוט יותר?‬
‫דוגמה לתוצאת מדידה‪:‬‬
‫איור ‪ 14‬מציג את האיזוכרונים התאורטיים לצביר‪ ,‬התאמות שבוצעו להן ונתונים מעשיים )ירוק( שנאספו‬
‫עבור הצביר ‪ .M35‬הנתונים בצהוב הוסטו מן הנתונים בירוק כך שההסטה עבורה ישנה התאמה מרבית‬
‫נקבעה כמודלו המרחק‪.‬‬
‫‪-5‬‬
‫‪Isochrone logt=8‬‬
‫‪Isochrone logt=7‬‬
‫‪Isochrone logt=8 fit‬‬
‫‪Isochrone logt=7 fit‬‬
‫‪Experimental Data‬‬‫‪Visible Magnitude‬‬
‫‪Experimental Data‬‬‫‪Absolute Magnitude‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Magnitude‬‬
‫‪5‬‬
‫‪10‬‬
‫‪15‬‬
‫‪1.4‬‬
‫‪1.2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.6‬‬
‫‪0.8‬‬
‫‪0.4‬‬
‫‪0.2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪20‬‬
‫‪-0.2‬‬
‫‪B-V‬‬
‫איור‪ 14‬דוגמה לתוצאת מדידה של דיאגרמת ‪ HR‬ותיקונה מבהירות נראית למוחלטת‪.‬‬
‫‪ .6‬דוגמאות אפשריות לניסויי הרחבה‬
‫גם בניסויים אלו חשוב לשים דגש על מידת דיוק המדידה‪ ,‬גדלי שגיאות ועיבוד הנתונים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מציאת פרמטרים פיזיקליים של כוכב משתנה פועם‪ ,‬כוכב מתשנה קטקליסמי או כוכב משתנה לוקה‬
‫אשר משנים את בהירותם בגלל שינוי רדיוס וטמפרטורה או הסתרה של כוכב במערכת זוגית‪ .‬על יד‬
‫שימוש בחוקי הקרינה של גוף שחור ומקדמי ההעברה של המסננים אשר משמשים את המצלמה‪ ,‬ניתן‬
‫לקבל הערכה נאה לשינויים אלו‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מדידת ספקטרום העברה של מסננים שונים – מסננים סטנדרטיים בעלי תקן מדעי‪ ,‬מסנני צבע‬
‫לצילום נאה‪ ,‬מסנני העברה בעלי רוחב פס צר התואם לגזים שונים וכולי‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מדידת השפעת האטמוספרה על הנצנוץ והכחדה אטמוספרית‪ ,‬בתור הפרמטר המגביל העיקרי‬
‫מבחינת יכולת ההפרדה‪ .‬ניתן יהיה למדוד כיצד שינוי גובה כוכב מעל האופק משפיע על המידה בה‬
‫הוא מנצנץ‪ ,‬כמו כן‪ ,‬כשם שצבע השמיים משתנה בתלות גובה השמש מעל לאופק דבר דומה קורה‬
‫לכוכבים – ניתן למדוד כיצד אלו משנים את בהירותם בערוצי צבע שונים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫חישוב מסה של כוכב לכת באמצעות תנועת ירחים סביבו‪.‬‬
‫‪ .7‬נספח ‪ :1‬הפעלת הטלסקופ‬
‫לפני תחילת הפתיחה יש להביט סביב ולוודא ‪:‬‬
‫הטלסקופ בתנוחת חניה )מאוזן בציר מזרח מערב ופונה אל האופק הדרומי(‬
‫הטלסקופ מנותק מהחשמל‬
‫כל רכיבי הטלסקופ במקומם )הטלסקופ מכוסה ניילון והכיסוי שלו במקומו‪ ,‬הפיינדר והעינית במקומם‪,‬‬
‫העינית והפיינדר מכוסים‪ ,‬המזגן דולק(‬
‫בכל שלב‪ ,‬במידה והטלסקופ "משתולל" יש ללחוץ על כפתור ‪ MODE‬ובמידה וזה אינו עובד – לכבות את‬
‫הטלסקופ‪.‬‬
‫‪ 7.1‬הדלקת הטלסקופ‪:‬‬
‫‪.1‬וידוא שכפתור ההדלקה במצב כבוי‪ ,‬רק אז חיבור כבל הטלסקופ לחשמל‬
‫‪.2‬הרמת כיסוי הניילון של הטלסקופ – קודם מעל לעינית )זהירות על הפיינדר( ואז משיכה מהחלק שבכיוון‬
‫העדשה הראשית‪.‬‬
‫‪.3‬הורדת המכסה בתנועות מזרח‪-‬מערב עדינות מהעדשה הגדולה‪ .‬להניח על המדף מעל המחשב עם הצד‬
‫השטוח כלפי מעלה כדי למנוע חדירת אבק‪.‬‬
‫‪.4‬הדלקת מתג הטלסקופ )המתנה עד שיפתח תפריט ‪ (object‬והפנייה לאופק המערבי‪.‬‬
‫‪.5‬הלבשת כיסוי נגד לחות‪ ,‬כף יד אחת מתחת לחלק שקרוב לטלסקופ ועם היד השניה דחיפות עדינות כך‬
‫שהטלסקופ עצמו לא יזוז‪ .‬העברת המשקולות לחלקו האחורי של הטלסקופ‪ .‬סגירת אחד הברגים לשמירת‬
‫יציבות הכיסוי‪.‬שחרור צירי הדלת התחתונה )השרשרת המחברת את חלקי הכיפה( ופתיחת הכיפה‪.‬‬
‫‪ .6‬כיוון מהירות התנועה של הטלסקופ לחצי מעלה לשניה )לחיצה על ‪ 1‬ואז ‪ .(7‬בדיקה שמנגנון נעילת המראה‬
‫פתוח‪.‬‬
‫‪.7‬מכוונים את הטלסקופ ידנית לעצם בהיר ורואים היכן הוא נמצא ביחס למרכז הפיינדר‪ -‬על מנת לוודא כי‬
‫הפיינדר והטלסקופ מאופסים‪.‬‬
‫‪.8‬הטלסקופ מוכן לתצפית‪.‬‬
‫‪ 7.1.1‬במידה ורוצים להשתמש באפשרויות הכיוון האוטומטי‪:‬‬
‫‪.1‬מסובבים את הכיפה לכיוון דרום ואת הטלסקופ לכיוון מערב כך שמקלט ה‪ GPS‬יפנה אל הפתח בכיפה‪ ,‬יש‬
‫להפנות את הטלסקופ צפונה כך שיתרחק מהבסיס התחתון שלו‪ .‬בשלט בוחרים בעצם כלשהו שנמצא מעל‬
‫לאופק והטלסקופ יבצע איפוס מלוויני ‪ .GPS‬עשוי להימשך עד כחמש דקות‪.‬‬
‫דוגמא לשליחת הטלסקופ לשבתאי‪:‬‬
‫‪object → ENTER.1‬‬
‫‪solar system → Enter.2‬‬
‫‪.3‬חיצי דפדוף בחלק התחתון של השלט \‪/‬‬
‫‪Saturn → ENTER.4‬‬
‫‪ .5‬בשלב זה הטלסקופ יבצע איפוס דרך לוויני ה ‪GPS‬‬
‫‪GOTO<-.6‬‬
‫‪.7‬הטלסקופ ילך לשבתאי‪.‬‬
‫כיוון עדין‪:‬‬
‫במידה והעצם אליו צופים לא נמצא במרכז שדה הראיה נזיז את הטלסקופ באמצעות ארבעת מקשי הכיוון‬
‫בחלק העליון של השלט )שימו לב! למעלה ולמטה הפוכים כאשר מביטים מבעד לטלסקופ(‪ .‬כדי לכוון את‬
‫הטלסקופ בצורה נוחה יש להתאים את מהירות הטלסקופ לשלב הכיוון‪:‬‬
‫שינוי מהירות מתבצע על ידי לחיצה על מקש ‪) 1‬עליו כתוב ‪ (speed‬ומהירות בין ‪ 7) 1-9‬הכי מהיר בו נעשה‬
‫שימוש(‪.‬‬
‫הכוונה כללית של הטלסקופ לכיוון מסוים – ‪7‬‬
‫איפוס העצם בשדה הראיה של הפיינדר – ‪6‬‬
‫איפוס העצם במרכז העינית – ‪5‬‬
‫שיטוט על פני הירח – ‪4‬‬
‫כיוון עדין עם המצלמה – ‪3‬‬
‫‪ 7.1.2‬כיוון הפוקוס‬
‫לפני הרכבת המצלמה יש להחזיק בעינית ה‪ 26‬מ"מ במקום בו תמוקם המצלמה ולכוון פוקוס התחלתי‪ ,‬רק‬
‫לאחר מכן יש לחבר את המצלמה‪.‬‬
‫לאחר כיוון הטלסקופ ניתן להשתמש בידית הסיבוב כדי למקד את העצם‪ .‬ידית זו מזיזה את המראה הראשית‬
‫ולכן גם התמונה זזה‪ .‬בדרך כלל אין צורך לבצע שינויים גדולים בפוקוס‪ .‬דרך נוספת לפקס‪ ,‬בה נעשה שימוש‬
‫רק לאחר התקנת המצלמה היא באמצעות השלט‪ .‬לחיצה על מקש ‪) 4‬עליו רשום ‪ (focus‬תאפשר לשלוטבתנועת‬
‫הפוקוס בעזרת החיצים בחלק העליון של השלט ובמהירות הפוקוס בעזרת החיצים בתחתית המסך‪ .‬יציאה‬
‫מאופציית הפוקוס על ידי לחיצה על מקש ‪.mode‬‬
‫ככלל אין לאפשר לאיש גישה אל העדשה הקדמית של הטלסקופ זהו החלק הפגיע ביותר ויש לחשוף אותו מעט‬
‫ככל הניתן‪ .‬במידה ויש צורך לסובב את הכיפה בזמן שהטלסקופ פונה לכיוון הזנית – יש לכוונו לכיוון האופק‬
‫ורק אז לסובב את הכיפה‪.‬‬
‫‪ 7.1.3‬סגירת הטלסקופ‬
‫‪ .1‬יש להפנות את הטלסקופ לכיוון האופק ולהסיר במשיכות עדינות את כיסוי הלחות‪ .‬עם יד אחת מושכים‬
‫אותו בכל פעם מכיוון אחר והיד השניה צריכה להיות מונחת מתחת לנקודת החביקה של מגן הלחות‪.‬‬
‫‪ .2‬את המכסה של העדשה הגדולה מניחים בזהירות‪.‬‬
‫בשלט הטלסקופ‪:‬‬
‫‪ .1‬חוזרים לתפריט הראשי על ידי לחיצה על מקש ‪ mode‬עד שמופיע ‪select item: Object‬‬
‫‪ .2‬שתי לחיצות כלפי מעלה בחיצי הניווט בתחתית השלט אופצית ‪utilities->ENTER‬‬
‫‪ .3‬לחיצה למעלה בלחצי הניווט ‪park scope->ENTER‬‬
‫‪ .4‬המתנה עד לביפ ועל השלט כתוב ‪turn scope off‬‬
‫‪ .5‬הטלסקופ צריך לחזור למצב חניה )מאוזן בציר מזרח מערב ופונה אל האופק הדרומי(‬
‫‪ .6‬כיבוי הטלסקופ במתג הקונסולה וניתוק מהחשמל‪.‬‬
‫‪ .7‬כיסוי העדשה והפיינדר‪.‬‬
‫‪ .8‬כיסוי הטלסקופ בניילון‪.‬‬
‫יש לסגור את הכיפה ולהפנותה מערבה )מעל המזגן(‪ ,‬להדליק את המזגן ולמלא דוח פעילות במחשב‬
‫הפלנטריום‪.‬‬
‫‪ 7.2‬חיבור המצלמה‬
‫כאשר אנו רוצים לצלם גורמים בשמיים בעזרת הטלסקופ עלינו להשתמש במצלמת ‪ USB‬ולחברה אל‬
‫הטלסקופ באופן הבא‪:‬‬
‫‪ .1‬מנתקים את הדיאגונל המכיל את העינית של הטלסקופ בעזרת שחרור הברגים המתאימים‪.‬‬
‫‪ .2‬מנתקים את הפוקוסר האוטומטי )חלק גדול עגול המחובר לטלסקופ( על ידי חילוץ שלושת הברגים‪ ,‬זהירות‬
‫אלו ברגים קטנים מאד‪ ,‬לא להוציא אותם מחוץ לפוקוסר‪.‬‬
‫‪ .3‬מסובבים החוצה את הטבעת על חור הטלסקופ‪.‬‬
‫‪ .4‬מבריגים את ה ‪.(Focal reducer) FR‬‬
‫‪ .5‬מסובבים את הטבעת על ה‪.FR-‬‬
‫‪ .6‬מחברים את הפוקוסר האוטומטי בעזרת סגירת שלושת הברגים‪.‬‬
‫‪ .7‬מלבישים את המתאם של המצלמה‪.‬‬
‫‪ .8‬מכניסים את המצלמה לתוך המתאם וסוגרים את הברגים המתאימים תוך הקפדה על חיבור המצלמה כך‬
‫שחיבור ה‪ USB-‬יפמה אל ה"כתף" הימנית של הטלסקופ‪.‬‬
‫‪ .9‬מחברים את כבל ה‪ USB-‬מן הטלסקופ למצלמה וממתינים לצליל מן המחשב המאשר את זיהוי המצלמה‪.‬‬
‫‪ .10‬מכניסים את מסנני הצבע לתוך המצלמה ומכסים את הפילטרים עם הקופסה שלהם כדי לשמור עליהם‬
‫מלכלוך‪.‬‬
‫חשוב מאוד לשים את כל המכסים של ה‪ FR-‬של המצלמה של העינית ושל הפיינדר במקום זמין ועם הצד‬
‫השטוח כלפי מעלה כדי למנוע חדירת אבק‪.‬‬
‫‪ .8‬נספח ‪ :2‬צילום‬
‫בזמן צילום יש לכבות את המזגן כך שיהיה שוויון טמפרטורות בין הפנים והחוץ‪ .‬יש להחשיך את חדר‬
‫הטלסקופ ככל הניתן‪.‬‬
‫‪ 8.1‬תחילת הצילום‬
‫‪ .1‬נכנסים ל‪ START‬ובוחרים בתיקיית ‪ MEADE‬תוכנת ‪ .AUTOSTAR ENVISAGE‬בנוסף מפעילים את‬
‫תוכנת ‪.AUTOSTAR SUITE‬‬
‫‪ .2‬על מסך תוכנת ‪ ENVISAGE‬מופיעה התמונה מהטלסקופ‪ .‬כעת הזזה של הטלסקופ תיראה על הצג‪ ,‬לחיצה‬
‫על כפתור למעלה יראה כאילו שהצג זז למעלה‪ ,‬האוביקט במסך יזוז למטה‪ ,‬אותו הדבר לשאר הכיוונים‪ .‬יש‬
‫לסמן את תיבת ‪.best fit‬‬
‫‪ .3‬חשוב לנעול עד הסוף את מראת הטלסקופ כדי למנוע ממנה לצאת מפוקוס כשמזיזים את הטלסקופ‪ ,‬לאחר‬
‫זאת אסור להשתמש בפוקוס הידני‪ ,‬יש לפקס רק בעזרת השלט‪.‬‬
‫‪ .4‬כדי לכוון אל גרם שמיים חיוור יש לכוון קודם אל כוכב בהיר שמצוי בסביבתו‪ .‬לאחר שהכוכב הבהיר יהיה‬
‫במרכז שדה הראיה של המצלמה יש ללחוץ ‪ enter‬ארוך‪ ,‬הטלסקופ יבצע איפוס והקשה נוספת על ‪ enter‬תגרום‬
‫לטלסקופ להתאפס על הנקודה בה הוא ממוקם‪.‬‬
‫‪ .5‬לאחר שהטלסקופ אופס ניתן לשלוח אותו לגרם השמיים אותו נרצה לצלם‪ .‬יש לבחור בשלט בקטלוג‬
‫המתאים מתפריט ‪.object‬‬
‫‪ .6‬בשלב זה יש להשוות את התמונה שמתקבלת על המסך לתמונה של אותו אזור מקטלוג שמיים‪.‬‬
‫כלל חשוב‪ :‬צריך לדעת להשתמש בציוד אך אף פעם לא לסמוך עליו‪.‬‬
‫‪ 8.2‬צילום הכוכב‪:‬‬
‫כעת כאשר אנו בטוחים כי מצאנו את הכוכב הרצוי והוא מופיע בבירור על מסך ה‪ ENVISAGE-‬מפוקס עם‬
‫היסטוגרמה טובה אפשר להתחיל בצילום הכוכב‪.‬‬
‫‪.1‬ראשית נבחר ב‪ SAVE OPTIONS-‬בסוג הקובץ ‪ FITS‬ובאפשרות בשמירה ‪save all uncombined‬‬
‫‪.images‬‬
‫‪ .2‬בהגדרות הצילום ‪ settings‬נמלא את הפרטים הבאים‪ :‬שם האוביקט אותו מצלמים‪ ,‬שמות המצלמים‪ ,‬שם‬
‫הטלסקופ‪ ,‬שם המצלמה וה‪ ,FR-‬הפילטר בו משתמשים‪ ,‬ונבחר תיקיית יעד לשמירת התמונות בהתאם לשם‬
‫האובייקט‪ ,‬התאריך והמסנן שבו משתמשים‪ ,‬לסיום יש ללחוץ ‪.OK‬‬
‫‪.3‬כאשר כל הפרטים מלאים ונכונים צריך לקבוע את זמן החשיפה המתאים‪ ,‬יש לבחור באפשרות ה‪ live‬עבור‬
‫תמונות בזמן חשפיה של עד ‪ 3‬שניות ובאפשרות ‪ long‬עבור חשיפות ארוכות יותר‪ ,‬ככלל זמן חשיפה ממוצע‬
‫יהיה כ‪ 20‬שניות‪.‬‬
‫‪ .4‬יש לקבוע את מספר התמונות להערכה ‪ Evaluation count‬וכן את האיכות הנדרשת מן התמונות‪ ,‬בצילום‬
‫של יותר משתי שניות מומלת לבחור ב ‪ 1%‬ובמידת הצורך לזרוק תמונות מיותרות‪.‬‬
‫‪ .5‬ניתן להתחיל לצלם בעזרת לחיצה על ‪ .START‬מצלמים את מספר התמונות הדרוש וכאשר רוצים לעצור‬
‫לוחצים על ‪ STOP‬באותו מקום‪ ,‬מעדכנים את הפרמטרים בסעיפים ‪ 2-4‬ועוברים למסנן הבא‪.‬‬
‫‪.6‬כאשר מצלמים תמונות ‪ FLAT‬צריך לצלם שמיים כחולים ובהירים ללא עננים‪ .‬צריך לשנות את שם‬
‫האובייקט ל‪.FLAT-‬‬
‫‪.7‬כאשר מצלמים תמונות ‪ DARK‬צריך לסגור את מכסה הטלסקופ ולשנות את שם האובייקט ל‪.DARK-‬‬
‫‪ 8.3‬ניתוק המצלמה והחזרת העינית‬
‫כאשר סיימנו לצלם ורוצים להחזיר את הטלסקופ למצב תצפית רגיל צריך לנתק את המצלמה‪:‬‬
‫‪ .1‬סוגרים את תוכנת ‪ ,Envisage‬מפסיקים את פעולת ה‪ USB-‬על המסך ולאחר קבלת הודעה מתאימה‬
‫מנתקים את כבל ה‪ USB-‬מן המצלמה‪ ,‬במידה ועדיין יש לבצע תצלומי ‪ Flat‬אין להזיז את המצלמה!‬
‫‪.2‬מוציאים את רצועת המסננים מן המצלמה ומכניסים אותה לקופסה‪.‬‬
‫‪.3‬מוציאים את המצלמה מתוך המתאם‪ ,‬מכסים את עדשת המצלמה עם הפקק ומכניסים אותה לשקית ואז‬
‫הכל ביחד לתוך קופסת הציוד‪.‬‬
‫‪.4‬מפרקים את המתאם ואת הפוקוסר בעזרת פתיחת שלושת הברגים‪.‬‬
‫‪.5‬מוציאים את הטבעת ואת ה‪ FR-‬ומכסים אותו משני צדדיו ומחזירים לארון‪ .‬מסובבים בחזרה את הטבעת‪.‬‬
‫‪.6‬מבריגים בחזרה את הפוקוסר‪ ,‬ומחברים אליו את הדיאגונל עם העינית המחוברת אליו‪.‬‬
‫‪.7‬סוגרים את קופסת המצלמה ומחזירים אותה לארון‪.‬‬
Fly UP