1028 Quang trắc sao qua hệ kính Takahashi tại Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh.docx

Cao Anh Tuấn tgk Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TPHCM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ QUANG TRẮC SAO QUA HỆ KÍNH TAKAHASHI TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CAO ANH TUẤN*, NGUYỄN HỮU MẪM**, NGUYỄN PHƯỚC** TĨM TẮT Chúng tơi sử dụng hệ kính Takahashi thực phép đo quang trắc Chúng thực cho đơn cụm mở rộng Đồng thời chụp nhiều loại thiên thể khác nhau: cụm mở rộng, cụm cầu, tinh vân, thiên hà Từ khóa: kính thiên văn, quang trắc, cấp ABSTRACT Photometry using Takahashi telescope at Ho Chi Minh City University of Education We use the Takahashi telescope to measure magnitude The measurement was done for a star and open clusters We also take photos of many different objects: open clusters, globular clusters, nebulae and galaxies Keywords: telescope, photometry, magnitude Mở đầu Quang trắc phép đo thiên văn quan sát thực nghiệm Năng lượng sao, thiên thể xa vũ trụ gửi đến kính thiên văn cho phép suy cấp Từ cấp sao, đại lượng so sánh độ sáng sao, ta suy nhiệt độ Kết hợp với quang phổ sao, cấp cho phép ta đo khoảng cách đến Trái Đất, đo khối lượng tính tuổi Trong cơng trình này, chúng tơi sử dụng hệ kính Takahashi để thực phép đo quang trắc cho cụm mở rộng; đồng thời chụp ảnh nhiều thiên thể khác Chúng tơi sử dụng kính CCD camera để chụp thực phân tích hình ảnh nhằm mục đích kiểm tra khả hệ kính Takahashi sau khơi phục [1], bước thực sử dụng giảng dạy thiên văn Hệ kính phương pháp 2.1 Hệ kính Hệ kính bao gồm: - Kính phản xạ dạng ống, kính tìm, CN – 212 đường kính vật kính 22,5cm; * TS, Trường Đại học Sư phạm TPHCM ** SV, Trường Đại học Sư phạm TPHCM - Kính khúc xạ dạng ống, kính tìm, FS – 78 đường kính vật kính 12cm; hệ khử nhật động kiểu xích đạo EM – 200 - Sử dụng phần mềm điều khiển Telescope Tracer 2000 [3],[4] CCD camera ST7 loại sử dụng bán dẫn silic (1,14 eV – 5eV), kích thước CCD: (4590 x 6804)µm, tổng số pixel: 390.150 Dung lượng pixel: 10 5e/pixel Nhiễu nhiệt: 1e/ 1pixel/ s nhiệt độ 0 C Phương thức làm lạnh: T.E dùng mạch điện tử Mã chuyển đổi A/D: 16 bit [5] Hệ kính CCD camera chụp cấp giới hạn m = +14 t = 1s m = +18 t = 2.2 Phương pháp quang trắc 2.2.1 Xử lí nhiễu Q trình xử lí hình ảnh chụp qua CCD chủ yếu trình hiệu chỉnh khử nhiễu Thiết lập hình ảnh với ảnh hiệu chỉnh: bias, dark, flat field ảnh light đối tượng quang trắc Những ảnh bias dark giúp cho việc loại bỏ nhiễu nhiệt độ làm electron CCD chuyển động ghi nhận thành tín hiệu Những ảnh flat field hiệu chỉnh độ nhạy pixel, pixel có độ nhạy khác Sau tiến hành loại bỏ nhiễu qua bước: - Khử nhiễu Dark cho ảnh thiên thể cho ảnh Flat Field - Chia ảnh Flat Field khử nhiễu Dark cho giá trị trung bình Mean pixel để tỉ lệ độ nhạy sáng pixel - Chia ảnh thiên thể khử nhiễu Dark cho tỉ lệ độ nhạy sáng pixel Các bước thể qua công thức: Ảnh Light – Ảnh Dark Ảnh hiệu chỉnh = (Ảnh Flat Field – Ảnh Dark)/Mean (2.1) 2.2.2 Quang trắc Sau khử nhiễu, ta ảnh nhiều Để đo cấp thực phương pháp quang trắc độ (Aperture Photometry) Chọn vòng tròn R1 cho diện tích xung quanh sao, R2 R3 cho diện tích trời (hình 2.1) Sau ta thực sau: - Đo số đếm pixel trời cách lấy tổng số đếm giới hạn R2, R3, chia cho diện tích trời giới hạn R2, R3 thu Aap Hình 2.1 Các vòng tròn đồng tâm theo thứ tự từ nhỏ đến lớn R1, R2, R3 - Đo tổng số đếm giới hạn R1 Nap diện tích trời Ssky giới hạn R1 - Cấp tính theo cơng thức:  Nap − Aap Ssky   + C (2.2) m = −2.5lg   t exp   Với C = 23,5 → 26, số chọn trung bình từ tài liệu [5], số liệu cần thiết phải tính tốn riêng cho hệ kính vị trí đặt kính thiên văn Thông số texp thời gian mở ống kính chụp, cịn gọi thời gian phơi sáng 2.3 Chương trình xử lí IRAF Phần mềm IRAF (viết tắt Interactive Reduction and Analysis Facility) phần mềm lớn chương trình máy tính sử dụng nhà thiên văn học giới để xử lí với loại liệu thiên văn khác IRAF khơng phải chương trình chương trình sử dụng rộng rãi đài thiên văn lớn Mĩ IRAF phát triển hệ điều hành UNIX Ngày nay, nhiều nhà thiên văn học chạy IRAF máy tính (Intel tương thích với CPU) cách sử dụng hệ điều hành LINUX Trong báo phần mềm dùng để xử lí ảnh ban đầu gồm khử nhiễu, sau dùng chương trình cấp vẽ đồ thị phân bố mật độ photon gửi đến kính thiên văn Kết thảo luận 3.1 Kết đo cấp Sao 116863, tọa độ 8h31.9m +09°49'52" cấp m = 6.6 [7], chụp với thời gian chụp 0,3 s Xử lí phần mềm IRAF cho cấp m = 6.8 (a) (b) Hình 3.1 Sao 116863 8h31.9m +09°49'52" cấp m = 6.6, (a) sau xử lí trừ ánh sáng phơng khử nhiễu, (b) hàm phân bố Gauss vẽ IRAF xác định FWHM cho phép chọn giá trị R1, R2, R3 Cụm cầu M50 tọa độ 7h03,2m -08°20’ cấp trung bình m = 5,9[8], chúng tơi chụp 30s Xử lí khử nhiễu trừ ánh sáng phông IRAF đo cấp IRAF cho số cấp hình 3.2 (a) (b) Hình 3.2 Cụm cầu M50 7h03,2m -08°20’ cấp trung bình m = 5,9 (a) M50 IRAF xử lí nhiễu trừ phơng đánh dấu số (b) bảng đánh dấu cấp tương ứng 3.2 Kết chụp ảnh số thiên thể khác Chúng thực chụp thiên thể khác thời gian cụ thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Danh sách thiên thể chụp STT Thiên thể Cụm cầu M3 Tọa độ [8] 13h42m11.62 Số ảnh +28022’38’’ Thời gian chụp (s) 15 Cụm mở M50 07h03.2m00 -08 20’00’’ 30 NGC2420 07h38m23.8 +21034’27’’ 45 Thiên hà M51 13h29m52.7 +47011’43’’ Thiên hà M63 13h15m49.3 20 20 +42 01’45’’ Thiên hà M74 01h36m41.8 +15 47’01’’ 30 Thiên hà M83 13h37m00.9 -29051’57’’ 30 30 Tinh vân M42 05h35m17,3 -05 23’28’’ 3.3 Thảo luận Những đường phân bố cường độ sáng thiên thể (hình 3.3, 3.4) cho thấy tính phần mềm IRAF minh chứng cho hình ảnh chụp Quan sát thấy hình ảnh trịn, điều cho thấy hệ kính khử nhật động tốt Kết bảng 3.1 cho thấy với hệ kính Takahashi Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm TPHCM, chúng tơi hồn tồn đo cấp sao, chụp ảnh thiên thể khác ; xử lí số liệu cho hình ảnh quan sát thực tế Chứng tỏ khả hệ kính Takahashi Khoa Vật lí chụp thiên thể mờ xa tinh vân Thiên hà Kết luận Trong cơng trình này, chúng tơi trình bày sở lí thuyết phép đo quang trắc Ứng dụng phép đo sử dụng phần mềm đo cấp Đồng thời chụp nhiều loại thiên thể khác Hướng phát triển đề tài trang bị hệ kính lọc để khảo sát giản đồ H-R cho cụm Hướng nghiên cứu biến quang, đo đạc cấp chu kì biến quang chúng Chúng tơi thiết kế lắp đặt hệ phổ kế kết nối với kính để chụp quang phổ Với kết đề tài, ta thấy hệ kính khơi phục hồn tồn sử dụng nghiên cứu giảng dạy M50 M3 M51 M63 Hình 3.3 Các thiên thể xử lí IRAF (trái), phân bố mật độ sáng tương ứng (phải) M74 M83 NGC 2420 M42 Hình 3.4 Các thiên thể xử lí IRAF (trái), phân bố mật độ sáng tương ứng(phải) TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Mẫm (2012), “Sử dụng phần mềm IRAF quang trắc thiên văn”, Luận văn tốt nghiệp đại học, Khoa Vật lí, Đại học Sư phạm TPHCM Nguyễn Phước (2011), “Sử dụng kính Takahashi nghiên cứu quang trắc cụm mở rộng – open cluster”, Luận văn tốt nghiệp đại học, Khoa Vật lí, Đại học Sư phạm TPHCM Nguyễn Phước (2011), “Sử dụng kính Takahashi nghiên cứu quang trắc cụm mở rộng – open cluster”, Kỉ yếu hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học, Đại học Sư phạm TPHCM, tr 196-184 Stenve B.Howell (2000), “Handbook Of CCD Astronomy”, Cambridge University Press, New York Takahashi (2004), “Instruction manual CN 212”, Takahashi Seisakusho Ltd, Japan Takahashi (2004), “Instruction manual equatorial mount EM-200 USD – II”, Takahashi Seisakusho Ltd, Japan http://www.atscope.com.au/database/sao.txt http://en.wikipedia.org/wiki/Messier/ (Ngày Tòa soạn nhận bài: 11-11-2012; ngày phản biện đánh giá 30-11-2012 ; ngày chấp nhận đăng: 21-6-2013) CÁC SỐ TẠP CHÍ KHOA HỌC SẮP TỚI: Tháng 7/2013: Số 48(82) – Khoa học giáo dục Tháng 8/2013: Số 49(83) – Khoa học xã hội nhân văn Tháng 9/2013: Số 50(84) – Khoa học giáo dục Ban biên tập Tạp chí Khoa học mong nhận trao đổi thông tin đơn vị bạn bạn đọc thường xuyên cộng tác ... “Sử dụng phần mềm IRAF quang trắc thiên văn”, Luận văn tốt nghiệp đại học, Khoa Vật lí, Đại học Sư phạm TPHCM Nguyễn Phước (2011), “Sử dụng kính Takahashi nghiên cứu quang trắc cụm mở rộng – open... chụp Quan sát thấy hình ảnh trịn, điều cho thấy hệ kính khử nhật động tốt Kết bảng 3.1 cho thấy với hệ kính Takahashi Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm TPHCM, chúng tơi hồn tồn đo cấp sao, chụp... nghiệp đại học, Khoa Vật lí, Đại học Sư phạm TPHCM Nguyễn Phước (2011), “Sử dụng kính Takahashi nghiên cứu quang trắc cụm mở rộng – open cluster”, Kỉ yếu hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học, Đại