Srednja škola za elektrotehniku i računalstvo Rijeka

Astrometrija i fotometrija asteroida Vesta

Učenik:

Dario Zubović, 1. r.

Mentor:

Vanesa Ujčić Ožbolt, dipl. oec.

vanesa@aad.hr

Školska godina 2011./2012.

1

Sadržaj

1. Uvod........................................................................................................................................... 2

2. Asteroidi ..................................................................................................................................... 3

2.1. Asteroid 4 Vesta................................................................................................................... 4

3. Astrometrija i fotometrija Veste .................................................................................................. 7

4. Zaključak .................................................................................................................................. 10

5. Životopis................................................................................................................................... 11

6. Popis literature .......................................................................................................................... 12

2

1. Uvod

Na ideju o snimanju asteroida i astrometriji mi je dao jedan kolega iz Akademskog

astronomskog društva – Rijeka, čiji sam i ja član. Ubrzo, ideja je prerasla u sve veću želju. Potom

sam za ovaj praktični rad odlučio snimati asteroid Vestu i upoznati njegovu putanju. Ujedno, ovo je

bila prilika da se upoznam s astrometrijom, kojom se nisam još nikada bavio, pa je ovaj rad korisno

stjecanje novog znanja.

3

2. Asteroidi

Asteroidi su mala tijela u orbiti oko Sunca. Također se nazivaju planetoidima. Ta dva pojma

se povijesno povezuju za sva tijela u orbiti oko Sunca koja nisu planeti ili kometi. Otkad je

otkriveno da mala tijela vanjskog Sunčevog sustava prema kemijskom sastavu više nalikuju

kometima, pojam "asteroid" sve više upotrebljava samo za stjenovita i/ili metalna tijela unutarnjeg

Sunčevog sustava, a koja nisu u orbiti Jupitera. Postoje milijuni asteroida, a godišnje se otkriva

velik broj istih. Smatra se da su asteroidi nastali tijekom formacije planeta, no nikada nisu uspjeli

srasti u jedan planet.

Prvi asteroid je otkrio Giuseppe Piazzi 1801. godine. Otkriven je potpuno slučajno, nakon

što je Piazzi primijetio pomicanje jedne "zvijezde" u Biku. Dobio je ime Ceres i u početku se

smatrao planetom. Njegov kolega, Carl Friedrich Gauss, iskoristio je Piazzijeva promatranja kako

bi izračunao točnu udaljenost objekta od Zemlje. Iako usavršena, Gaussova metoda za utvrđivanje

udaljenosti asteroida još uvijek se koristi. U narednim godinama, uslijedila su otkrića sličnih tijela.

Sir William Herschel je istaknuo kako se kod tih tijela u teleskopu ne uočava disk, kao što je slučaj

s planetima, već izgledaju točkasto kao zvijezde, no da se značajno razlikuju od zvijezda zbog

prividnog pomicanja u odnosu na zvjezdanu pozadinu. Za sva takva tijela predložio je ime

"asteroid" (grč. asteroeidē – sličan zvijezdi).

Do danas je otkriven veliki broj asteroida te smo ih uspješno grupirali prema orbitama i

položaju. Većina poznatih asteroida ima orbitu između Marsa i Jupitera – u tzv. glavnom

asteroidnom pojasu. Procjenjuje se da asteroidni pojas sadrži između 1,1 i 1,9 milijuna asteroida

većih od 1 km u promjeru. Smatra se da je njihovo spajanje u planet spriječilo jako gravitacijsko

polje Jupitera. Također, pronađeni su asteroidi koji dijele putanju s nekim većim planetom te se

nalaze u njegovim Lagrangeovim točkama. Takve asteroidima nazivamo trojancima, a najpoznatiji

primjer su Grci i Trojanci koji dijele putanju s planetom Jupiterom.

Još jedna važna skupina asteroida su Zemlji bliski asteroidi tj. NEA (eng. Near-Earth

asteroids). U tu skupinu svrstavamo sve asteroide kojima putanja prolazi blizu putanje našeg

planeta. NEA asteroidi "prežive" na istoj putanji nekoliko milijuna godina, nakon čega budu

izbačeni iz Sunčevog sustava uslijed gravitacijskog učinka planeta ili dožive sudar s nekim

planetom. Najprihvaćenija teorija o postanku NEA asteroida jest da su oni "odgurani" Jupiterovom

gravitacijom iz glavnog asteroidnog pojasa.

4

Glavni asteroidni pojas između planeta Marsa i Jupitera; lako su uočljive

skupine Jupiterovih trojanaca

Još jedna podjela asteroida je prema njihovoj građi, odnosno spektralnom tipu. Tako

razlikujemo tri osnovne skupine:

C-tip: ugljični asteroidi, 75% svih asteroida

S-tip: silikatni asteroidi, 17% svih asteroida

M-tip: metalni asteroidi, 8% svih asteroida

2.1. Asteroid 4 Vesta

Vesta, odnosno formalnog naziva 4 Vesta, drugi je najmasivniji asteroid i četvrti po redu

otkriveni, zbog čega uz njegovo ime i stoji broj četiri. Promjer mu je oko 530 kilometara. U

asteroidnom pojasu, Vesta je drugi najmasivniji objekt nakon Ceresa, koji danas više nije u

kategoriji asteroida već patuljastih planeta. Moguće je da manje masivni Pallas ima veći volumen,

no njegove precizne dimenzije nisu poznate. Heinrich Olbers je otkrio Pallas 1802., dvije godine

nakon otkrića Ceresa. Pretpostavio je da su ta dva asteroida ostaci uništenog planeta pa je, kako bi

5

se pronašlo još ostataka, predložio pretraživanje područja neba u kojem se sijeku putanje ta dva

asteroida. Godine 1807. godine zaista i uspijeva te pronalazi Vestu (u međuvremenu je pronađen i

Juno). Olbers je prepustio imenovanje novog asteroida matematičaru Carlu Friedrichu Gaussu, koji

ga je nazvao prema Rimskoj božici srca, doma i obitelji Vesti. Danas znamo da je slučajnost da je

Vesta nađena upravo u području koji je Olbers pretraživao s obzirom da Ceres, Vesta i Pallas nisu

dijelovi većeg objekta.

Vesta snimljena iz letjelice Dawn

Zanimljivo je koliko Vesta ima sličan sastav planetima. Pretpostavlja se da ima slojevitu

građu: jezgru od željeza i nikla te bazaltnu koru. Bazalta kora razlikuje Vestu od svih ostalih

asteroida te je čini sličnijom terestičkim planetima. Pretpostavlja se kako je takva kora nastala

unutar kratkog vulkanskog razdoblja na Vesti.

Iako su neke letjelice već snimale izbliza neke od asteroida, sve se to odvijalo u sklopu

istraživanja nekih drugih objekata i letjelice su samo proletjele pokraj tih njih. Vesta je prvi asteroid

koji je upravo jedan od glavnih ciljeva jedne misije; letjelica se zove Dawn i osim Veste istraživat

će i patuljasti planet Ceres.

6

Usporedba veličine Veste i još nekih asteroida

7

3. Astrometrija i fotometrija

Ako želimo izračunati orbitu nekog tijela, potrebno nam je znati njegov točan položaj na

nebu kroz dulje vremensko razdoblje, kako bismo dobili smjer i brzinu kretanja. Iz tih podataka

možemo izračunati njegov položaj u Sunčevom sustavu i orbitu. Današnja tehnologija, odnosno

fotoaparati i računala, znatno ubrzavaju i olakšavaju cijeli postupak. Metoda koju koristimo za

dobivanje položaja objekta na nebu iz fotografije zove se astrometrija. To je postupak kojim na

fotografiji mjerimo udaljenost između ciljanog objekta i usporednih zvijezda s poznatim položajem.

Zatim pomoću kompjutorskog programa izračunavamo koliko svaki piksel na slici iznosi kutnih

sekundi na nebu te preračunavamo ranije izmjerene udaljenosti u stvarne koordinate objekta na

nebu. Tijekom izvođenja fotometrije također uspoređujemo ciljani objekt s usporednim zvijezdama,

no ovaj put s ciljem dobivanja magnitude objekta.

Vestu sam slikao fotoaparatom Canon EOS 550D spojenim na teleskop refraktor Vixen FLX

(80 mm promjer i 600 mm žarišna duljina) koji je montiran uz glavni teleskop riječke zvjezdarnice.

Odabrao sam Vixen zbog većeg vidnog polja (oko 1°), zbog potrebe za usporednim zvijezdama.

Slikao sam s ekspozicijom od 30 sekundi pri ISO vrijednosti 800. Također, važno je znati da u

ovakvoj postavi 1 piksel na slici iznosi 1,48 kutnih sekundi.

Slikao sam 17.02., 22.02. i 24.02.2012. godine. Svake od tih noći sam slikao petnaest slika,

koje sam kasnije spojio u jednu u cilju smanjivanja šuma i povećanja točnosti rezultata. Zbog

utjecaja atmosfere, drugačijeg fokusa i drugog vidnog polja nije moguće vršiti usporedbu

fotografija različitih noći. Kako ti već nabrojani vanjski utjecaji utječu na sve objekte u istoj

fotografiji, na njoj možemo napraviti usporedbu između referentnih zvijezdi i zadanog objekta. Na

primjer, ako preko ciljanog objekta prividno prijeđe oblak, on će jednako zatamniti i ostale objekte

u vidnom polju, pa stoga rezultati ostaju jednaki. Kako bih našao referentne zvijezde na slikama

koristio sam digitalni zvjezdani katalog Tycho-2. Koristeći iste referentne zvijezde kao kod

astrometrije, na slikama sam izvršio fotometriju. Tako sam pomoću magnitude provjerio imam li u

vidnom polju zaista Vestu. Dobio sam iduće koordinate asteroida i magnitude za provjeru:

Datum Rektascenzija Deklinacija Magnituda 17.02.2012. 23h 50m 12s –06° 31' 26" 8,3 22.02.2012. 00h 01m 02s –05° 34' 42" 8,2 24.02.2012. 00h 02m 29s –05° 15' 18" 7,8

8

Snimak 17.02.2012.

Snimak 22.02.2012.

9

Snimak 24.02.2012.

Rezultate koje sam dobio usporedio sam s podacima koje sam pronašao na internet stranici

međunarodne organizacije za asteroide i komete Minor Planet Center:

Datum Rektascenzija Deklinacija Magnituda 17.02.2012. 23h 52m 52,1s –06° 32' 12" 8,2 22.02.2012. 00h 01m 18,4s –05° 35' 12" 8,2 24.02.2012. 00h 04m 41,2s –05° 12' 23" 8,2

Na kraju, pomoću programa find_orb i OrbitViewer uspio sam napraviti prikaz orbite Veste:

10

4. Zaključak

Iako sam uspio dobiti 3D prikaz orbite Veste pomoću programa find_orb i OrbitViewer, u

usporedbi rezultata sa stvarnim koordinatama Veste sa stranice međunarodne organizacije za

asteroide i komete (MPC) nailazim na malo veću grešku imam u noći 24.02., što pripisujem

manjem broju referentnih zvijezda u vidnom polju i vjetru koji je vidljivo izobličio zvijezde na slici.

Za ostale dane je rezultat prilično zadovoljavajući.

Na ovaj rad gledam kao na uspješno upoznavanje s tehnikama obrade fotografija i učenje

astrometrije, s kojom se sada susrećem prvi put. Ujedno, ovaj rad vidim i kao pripremu za buduće

kompleksnije projekte.

11

5. Životopis

Rođen sam 21.04.1996. i živim u Rijeci. Pohađam 1. razred Srednje škole za elektrotehniku

i računalstvo Rijeka. Zanima me astronomija i u Akademsko astronomsko društvo – Rijeka sam se

učlanio prije četiri godine. Prvi put sam na natjecanju iz astronomije bio u 7. razredu. Jedno od

područja astronomije koje me najviše zanima je astrofotografija.

U slobodno vrijeme treniram snow-boarding.

12

6. Popis literature

Knjige:

Buchheim Robert K., The Sky is Your Laboratory, Praxis Publishing Ltd, Chichester, UK, 2007.

Internet:

http://en.wikipedia.org/wiki/4_Vesta

http://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid

http://www.minorplanetcenter.net/