Spektrálne rozdelenie žiarenia hviezd a fotometrické systémy

• Spektrálne rozdelenie žiarivej energie hviezd je v prvom približení Planckovské - t.j. žiarenie absolútne čierneho telesa

  
  

  $$I(\lambda,T) = \frac{c_1}{\lambda^5} \frac{1}{e^\frac{c_2}{\lambda T} -1}$$ (2)

  
  

• Celková energia vyžiarená hviezdou - Stefan-Boltzmanov zákon

  
  

  $$I_{bol} = \sigma T^4$$ (3)

  
  

• Maximum energie je dané Wienovým posuvným zákonom: $\lambda_{max} T = 0.002897$, teplota v Kelvinoch, vlnová dĺžka v nanometroch, čím je hviezda teplejšia, tým je modrejšia

• Celkovú vyžiarenú energiu vyjadruje v stelárnej astrofyzike bolometrická magnitúda, bolometrická magnitúda je vždy nižšia ako vizuálna magnitúda, filter V, rozdiel vizuálnej a bolometrickej jasnosti bolometrická korekcia (B.C.)

• Rozdelenie energie hviezd je len zhruba Planckovské, kontinuum je prerušené absorbčnými čiarami, najviac je narušené Balmerovým skokom pre vlnové dĺžky kratšie ako 365 nm

• Pozorované spektrálne rozdelenie energie pri povrchu Zeme je absorbciou v atmosfére selektívne ovplynené - absorpcie kyslíkom, ozónom, vodnými parami - satelitná astronómia - UV, X-ray pozorovanie

• Ďalšie ovplyvnenie detegovaného žiarenia nastáva samotným prístrojom - sklo neprepúšťa UV žiarenie, zrkadlá neodrážajú všetky vlnové dĺžky rôzne

• UBV systém - Johnson & Morgan, snaha získať magnitúdy v súlade s fotografickou a vizuálnou fotometriou, širokopásmový systém, pološírky priepustnosti 50nm, maximá priepustnosti V (550nm), B (440nm) a U(360nm), je to vlastne inštrumentálny systém Johnsonovho fotometra, nulový bod farebných indexov (U-B) = (B-V) = 0 je definovaný šiestimi hviezdami spektrálnej triedy A0V ($\alpha$Lyr, $\gamma$UMa, 109 Vir, $\alpha$Crb, $\gamma$Oph, HR3314) [3]

• UBV systém je rozšírený do červenej a infračervenej oblasti R(700nm), I(900nm), J(1250nm), K(2200nm), L(3400nm), M(5000nm), N(10200nm), priepustnosť atmosféry sa znižuje nad 9000   a pod 3500 - výhodné vysokohorské pracoviská - družice, výhodné suché oblasti - napr. Talianske infračervené observatórium na Antarktíde, infračervené pásy zodpovedajú oknám maximálnej priepustnosti atmosféry

• Niekedy sa pri CCD fotometrii používa aj tzv. Cousinsov systém VRI s mierne odlišnými priepustnosťami filtrov

• Špecifiká infračervenej fotometrie - nižšia spektrálna citlivosť detektorov - vhodné len pre veľké prístroje, nevyhnutné chladenie tekutým dusíkom, výhody: menšie pohltenenie IR žiarenia v medzihviezdnom prostredí pozorovanie stredu Galaxie, pozorovanie extragalaktických objektov s veľkým červeným posunom - presun viditeľného žiarenia do viditeľnej oblasti, detekcia pulzácii Miríd, detekcia sekundárnych miním Algolov

• Strömgrenov fotometrický systém u(ultraviolet), v(violet), b(blue), (yellow), vlnové dĺžky zodpovedajúce maximálnej priepustnosti filtrov sú u(350nm), v(410nm), b(470nm), y(550nm), pološírky spektrálnej priepustnosti sú užšie ako pri UBV systéme (5-20nm), Strömgrenov systém je vhodnejší na spektrálnu klasifikáciu, keďže rozdiel jasnosti v u a v filtroch určuje veľkosť Balmerovho skoku c₁ = (u-v) - (v-b), index metalicity je m₁ = (v-b) - (b-y)

• pred odhadom spektrálnej klasifikácie musia byť pozorované farebné indexy opravené o medzihviezdnu absorpciu, reps. pri známom spekrálnom type môžeme zistiť zčervenanie rozdiel pozorovaného farebného indexu a indexu zodpovedajúcemu sp. typu je farebný exces E_B-V, z farebného indexu je možné určiť vizuálnu absorbciu $A_V \approx 3.0 E_{B-V}$ pri medzihviezdnej absorbcii menej výrazná závislosť absorpcie na vlnovej dĺžke $1/\lambda$ - absorpcia na prachových časticiach, zisťovanie medzihviezdnej absorpcie na základe gradientu intenzity

• UBV fotometrický systém je tesne zviazaný so spektrálnou klasifikáciou MK - farebné indexy (U-B)₀ a (B-V)₀ určujú spektrálny typ (OBAFGKM); platí, že čím je farebný index (B-V)₀ väčší, tým je hviezda chladnejšia a má neskorší spektrálny typ, závislosť (U-B)₀ od teploty nie je monotónna, dvojrozmerná MKK klasifikácia - malý vplyv luminozity na priebeh hviezdneho kontinua - vplyv na šírky čiar

• Ďalšie dôležité fotometrické systémy sú Walravenov systém VBLUW pri ňom sa miesto rozdielov magnitúd udávajú logaritmy intenzity - treba násobiť -2.5, efektívne vlnové dĺžky a pološírky priepustnosti sú: W (327 nm, 15 nm), U (367 nm, 26 nm), L (390 nm, 29 nm), B (429.5 nm, 42 nm), V (545 nm, 85 nm), Ženevský systém - UBV,B₁,B₂,V₁,G, B₁,B₂,V₁,G sú farebné indexy voči nameranému B

• Hlavné zdroje nepresností a rozptylu pozorovaní - najjasnejšie objekty seeing - predĺženie integračných časov, objekty strednej jasnosti - Poissonov rozptyl = chyba $\approx \sqrt{n}$, slabé objekty Poissonov šum oblohy aj objektu [4], tepelný šum zariadenia