by 
Η εργασία – άσκηση που θα δούμε σήμερα προέρχεται από στοιχεία που έχουν ληφθεί και έχουν δημοσιοσευτεί στο Astronomical journal για το ελλειπτικά διπλό αστέρι KIC 8736245. Στην άσκηση ακολουθείται λυκειακή φυσική με αποτελέσματα όμως πολύ κοντά στα πραγματικά. Το ένα διάγραμμα που παρατίθεται στην άσκηση για τις ακτινικές ταχύτητες είναι το πρωτότυπο από τη δημοσίευση. Μου λείπει ένα που δεν βρήκα έχω όμως τις αριθμητικές τιμές. Αυτού του είδους εργασίες – ασκήσεις που δίνουν εικόνες και διαγράμματα από πραγματικά φαινόμενα είναι πολύ συνηθισμένα σε Ελληνικούς και διεθνείς διαγωνισμούς αστρονομίας αλλά και φυσικής.
Το θέμα μας σήμερα σύμφωνα με όλους τους συγγραφείς είναι από αυτά που βγάζεις το καπέλο στη φυσική και τους χαρισματικούς αστροφυσικούς του τότε που προσπαθούσαν να μετρήσουν μετατόπιση φασματικής γραμμής 0,1 nm με το μικροσκόπιο και να εκτιμήσουν την λαμπρότητα(λαμβανόμενη ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας) ενός άστρου με φωτογραφίες. Σήμερα βάζεις το φάσμα στον υπολογιστή το συγκρίνει με το εργαστηριακό και σου βγάζει …παπάδες. Αντί φωτογραφική πλάκα έχεις CCD κάμερες και να η λαμπρότητα, τα μεγέθη, οι αποστάσεις κλπ(φωτομετρία). Να πω εδώ κάτι που δείχνει το μέγεθος των αστροφυσικών του τότε. Περί τα τέλη του 19ου αιώνα και αρχές του 20ου στο Χάρβαρντ δεν επιτρεπόταν στις γυναίκες αστροφυσικούς να χειρίζονται το τηλεσκόπιο. Τις είχαν όλες σε ένα δωμάτο και έκαναν τις αγγαρείες. Ανάμεσά τους η Henrietta Leavitt η οποία …ταξινομούσε τις φωτογραφίες από το τηλεσκόπιο σε κατηγορίες(γαλαξίες, νεφελώματα, σμήνη κλπ). Εκεί έγινε η ανακάλυψη του αιώνα που εκτόξευσε την αστρονομία. Η κα Leavit λοιπόν ταξινομώντας μία κατηγορία μεταβλητής λαμπρότητας αστέρων γνωστούς ως Κηφείδες παρατήρησε ότι το μεταβαλλόμενο απόλυτο μέγεθός τους(σχετίζεται με την πραγματική ισχύ που ακτινοβολεί το άστρο) εξαρτάται από την περίοδό τους. Προφανώς η πραγματική ισχύς που ακτινοβολούσε το άστρο δεν ήταν γνωστή ούτε ήταν εύκολο τότε να υπολογιστεί. Η περίοδος της μεταβλητότητας όμως(από μέγιστο σε μέγιστο λαμπρότητας πχ) ήταν πανεύκολο. Η περίφημη αυτή σχέση περιόδου – φωτεινότητας των Κηφείδων οδήγησε στη μέτρηση αποστάσεων στο σύμπαν με μεγάλη ακρίβεια και τον Hubble στην άλλη μεγάλη ανακάλυψη της διαστολής του σύμπαντος. Η μοίρα των γυναικών της εποχής όμως άφησε τη Leavitt στην αφάνεια και όταν κάποιος τη θυμήθηκε για απονομή νόμπελ είχε πεθάνει.
Λίγα λόγια για το θέμα μας. Παρατηρείς ένα αστέρι με το τηλεσκόπιο. Οδηγείς την εικόνα στη CCD και παρατηρείς μέρα με την ημέρα τη λαμπρότητα να μεταβάλλεται άλλωτε πολύ άλλωτε λιγότερο αλλά περιοδικά. Μία πρώτη εκτίμηση είναι ότι πρόκειται στην πραγματικότητα για διπλό αστέρι με τροχιές στην ευθεία παρατήρησης και κάθε φορά που το αμυδρό περνάει μπροστά από το φωτεινό έχουμε μεγάλη μείωση λαμπρότητας, ενώ αν το λαμπρό περάσει μπροστά από το αμυδρό μικρότερη μείωση φωτεινότητας. Το μοναδικό εργαλείο που έχουμε για τα ουράνια αντικείμενα είναι το φάσμα τους και στο οπτικό ευτυχώς που τα άστρα έχουν ατμόσφαιρα και το φάσμα είναι απορροφήσεως. Οδηγούμε λοιπόν την εικόνα σε φασματοσκόπιο και ιδού το …θαύμα. Αντί για άστρα που περιφέρονται γύρω από το κέντρο μάζας τους βλέπω φασματικές γραμμές να …χορεύουν. Πρωτίστως παρατηρώ ότι αντί για ένα φάσμα έχω επικάλυψη δύο φασμάτων. Εντοπίζω την εργαστηριακή τιμή της τιμής του υδρογόνου Ηβ πχ στα 486 nm και τη βλέπω από το ένα φάσμα να κινείται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος(ερυθρή μετατόπιση) και από το άλλο σε μικρότερα(κυανή μετατόπιση). Στη συνέχεια η σειρά αντιστρέφεται και πλέον είμαι σίγουρος ότι πρόκειται για εκλειπτικά διπλό αστέρι. Πλέον έχω όλα τα εργαλεία που μου άφησαν ο Κέπλερ και ο Νεύτωνας, έχω την πολύ χρήσιμη στην αστρονομία μετατόπιση Doppler έχω τη διορατικότητα να ερμηνεύω εικόνες και να τις επεξεργάζομαι και κυριολεκτικά κάνω το ένα αστεράκι που είδα στην αρχή φύλο και φτερό όπως θα δούμε και στην εργασία. Προσωπικά είναι το αγαπημένο μου θέμα.
Να συμπληρώσω μόνο πως εργαζόμαστε με τη μετατόπιση Doppler. Ξέρω την εργαστηριακή τιμή του μήκους κύματος μιάς φασματικής γραμμής λ0 , σημειώνω την τιμή λ με την οποία λαμβάνω αυτή τη γραμμή. Αν Δλ = λ – λ0 > 0 έχω ερυθρή μετατόπιση z = Δλ/λ0 και το αντικείμενο που παρατηρώ έχει ακτινική ταχύτητα που το απομακρύνει από εμένα, ενώ αν Δλ<0 έχω κυανή μετατόπιση και το αντικείμενο έχει ακτινική ταχύτητα που με πλησιάζει. Για ακτινικές ταχύτητες υr πολύ μικρότερες αυτής του φωτός ισχύει z = υr/c => υr = zc. Για ταχύτητες συγκρίσιμες αυτής του φωτός και για κοσμολογικές ερυθρές μετατοπίσεις, οι οποίες έχουν φτάσει αισίως στην φανταστική τιμή z = 12 και σου φαίρνει την υπεριώδη ακτινοβολία …υπέρυθρη, σε άλλη ανάρτηση. Επιτέλους η άσκηση.
