Uwe Wolter Hochauflösende Oberflächenbilder von Sternen

Präsentation zum Thema: "Uwe Wolter Hochauflösende Oberflächenbilder von Sternen"—  Präsentation transkript:

1 Uwe Wolter Hochauflösende Oberflächenbilder von Sternen
Astronomie-Werkstatt & Hamburger Sternwarte Oktober 2005

2 Übersicht Was können wir erwarten ? Grenzen der Beobachtung
Direkte „Auflösungs-Tricks“ Indirekte Tricks: Tomografie Was lernen wir daraus ?

3 Wie Sterne (nicht) aussehen

4

5 Wie Sterne nicht wirklich aussehen

6 Sterne sind „Gaskugeln“ (so ungefähr ...)
10 Milliarden Jahre im Zeitraffer

7 Doch wenn man genau hinsieht ... „Sonnenartige Sterne“

8 Auflösungsgrenzen So scharf wie möglich !

9 Nachbarsterne der Sonne

10 „Nachbar“-Sterne der Sonne
Problem: 1 ly = AE !

11 Oft ist „Klein = groß & weit weg“
Winkel-Ø Sonne im Abstand 1€ im Abstand 1900“ 1 AE = 1.5∙1011m m 1“ ∙1014m km 0.0072“ 4.2 ly = 4.0∙1016m km Bogensekunde: 1“ = 1/3600 °

12 Wasser- und Lichtwellen hinter einer „kleinen“ Öffnung
1. Problem: Beugung! Movie Wasser- und Lichtwellen hinter einer „kleinen“ Öffnung

13 Beugungsbegrenzte Auflösung
1. Problem: Beugung! Φmin [rad] = 1.22 λ / D Φmin = 0.14 “ / D [m] (λ= 550nm) Beugungsbegrenzte Auflösung

14 2. Problem: Atmosphärische Turbulenz !
ζ Boo (Abstand 0.8“) am NOT (D = 2,5m) Kurzzeitbelichtung (ca s) Movie

15 Direkte Auflösung-Tricks „Noch schärfer, bitte ...“

16 Große Öffnungen, aktive & adaptive Optik

17 Weltraum-Beobachtungen
Beteigeuze aufgenommen vom HST (M2 I, R≈1000 RS, d=650 ly, Ø≈0,06“) (Gilliand & Dupree 1996)

18 Indirekte Auflösungs-Tricks: Tomografie „Sternen-Fernsehen“

19 (I) Zukunftsmusik: „wackelnde“ Sterne
GAIA (ESO 2011 ?): „All 1 billion stars brighter than V=20 mag“ (≈ “ „end-of-life accuracy“ )

20 (II) Lichtkurven - Inversion
Rekonstruktion des Doppelsternsystems SV Cam (G2V/K4V Djurasevic 1993)

21 Ein hochaufgelöstes Spektrum der Sonne (G2V, NOAO, APOD 27.2.2005)
Das Spektrum der Sonne Ein hochaufgelöstes Spektrum der Sonne (G2V, NOAO, APOD )

22 Ein Sternenspektrum unter der Lupe
Doppler-verbreiterte Spektrallinien eines schnell rotierenden Sterns

23 Veränderliche Linienprofile
z.B. „Speedy Mic“

24 (III) Spektren-Inversion: Doppler imaging
Prinzip: Projektion von Flecken in Spektrallinien-Profile

25 Spektren-Inversion: Doppler imaging

26 Doppler Imaging: „State of the art“
Rekonstruktion des Doppelsternsystems sCrB (F9V/G0V Rice & Strassmeier 2003)

27 Was lernen wir daraus ? „Magnetische Aktivität“

28 Aktivitätszyklen FILM

29 Sternflecken-Anatomie

30 Zusammenfassung „Sonnenartige“ Sterne haben vielfältige Oberflächenstrukturen Sterne sind am Himmel nahezu Punkte (Ausnahme: Sonne) Teleskopauflösungen werden atmosphärisch „behindert“ und sind durch Beugung fundamental begrenzt Beugungsbegrenzte Auflösung ist erreichbar, doch erst „100m- class“- Teleskope werden einige sonnenartige Sternoberflächen auflösen Die Rotation von Sternen ermöglicht durch Modulation „Stern- Fernsehen“ und damit eingeschränkt Oberflächenrekonstruktionen Was lernen wir aus stellaren Oberflächenbildern? - „Jugend“ der Sonne - Funktion stellarer Dynamos - Aufbau von Sternflecken - Dynamik äußerer Sternschichten

31 Zusammenfassung „Sonnenartige“ Sterne haben vielfältige Oberflächenstrukturen Sterne sind am Himmel nahezu Punkte (Ausnahme: Sonne) Teleskopauflösungen werden atmosphärisch „behindert“ und sind durch Beugung fundamental begrenzt Beugungsbegrenzte Auflösung ist erreichbar, doch erst „100m- class“- Teleskope werden einige sonnenartige Sternoberflächen auflösen Die Rotation von Sternen ermöglicht durch Modulation „Stern- Fernsehen“ und damit eingeschränkt Oberflächenrekonstruktionen Was lernen wir aus stellaren Oberflächenbildern? - „Jugend“ der Sonne - Funktion stellarer Dynamos - Aufbau von Sternflecken - Dynamik äußerer Sternschichten

32 Appendix

33 Magnetische „Flussröhren“ und der Sonnendynamo ...
SimuliertesAuftauchen einer magnetischen Flussröhre in einem Riesenstern (Holzwarth & Schüssler 2001) Zeeman-Verbreiterung einer Spektrallinie in einem Sonnenfleck

34 Zukunftsmusik: 100m-class Teleskope
OWL (OverWhelmingly Large telescope) 100 m-Teleskop Projekt der ESO: 2021 ?

35 Interferometrie Oft genügen kleine Ausschnitte einer großen Öffnung ...

36 Optische Interferometrie
„Fringes“ des Sterns Achernar im VLTI (ESO 2002)

37 Beteigeuze im Blick des HST ...

38 Beteigeuze im Blick des HST ...

39 Stellare Oberflächenbilder: Was ist möglich?
Dopplerbilder des Sterns BO Mic (K1V, Wolter & Schmitt 2005)

40 Sonnenflecken

41 Solar plages Movie