Color Estelar 2 stars

Requerido: Pre-vuelo – Filtros de SDSS

Imagina el cielo en tu área en una noche clara o simplemente mira la fotografía de la derecha. ¿Qué colores ves? Si eres como la mayoría de la gente, verás una variación muy pequeña entre el color de las estrellas. Hacen falta cielos muy oscuros, paciencia y una observación cuidadosa para ver diferencias sutiles de color entre estrellas.
Puede ser difícil imaginar cómo estas diferencias, que parecen tan pequeñas, pueden ser tan importantes para entender estrellas y conjuntos de estrellas como las galaxias galaxias y los cúmulos. Debido a que la luz es la única cosa que nos llega de las estrellas, el color es extremadamente importante en la astronomía. Con la mejora en el diseño de los telescopios y la invención de tecnologías como los filtros, ahora somos capaces de usar el color como una herramienta para comprender el tamaño, ciclos vitales y distancias a estrellas en nuestra Vía Láctea. Comencemos por mirar a las estrellas a través del telescopio del SDSS.

beaker smallLa fotografía de la izquierda fue realizada por el telescopio del SDSS y su cámara. Su aumento es cientos de veces mayor que el que tus ojos son capaces de ver. Las diferencias de color en esta imagen son obvias porque el telescopio tiene una superficie de 2.5 metros que captura la luz y que, después, es recolectada y almacenada durante 54 segundos antes de ser grabada. En contraste, tus ojos envían señales de imágenes a tu cerebro mucho más rápido. A una velocidad de 1 cada 77 milisegundos. Para los propósitos astronómicos, es mucho mejor ir más lento. El telescopio del SDSS es mejor para ver en detalle el cielo (sin embargo tomar una imagen cada 54 segundos no sería muy útil para cruzar la calle).
El SDSS usa la luz que captura para formar las bellas imágenes que ves en el SkyServer y guarda medidas que se han usado para calcular brillo y color. En esta actividad, exploramos estas medidas y aprenderemos cómo interpretarlas. Comienza por escoger un lugar único en el SkyServer desde el cual recolectar datos.

Encuentra una Posición de Partida

beaker smallEl espacio es vasto e infinito y con 500 millones de estrellas en la base de datos del SDSS, hay suficientes estrellas para elegir entre todos los investigadores. Cada uno debe ser capaz de empezar en un lugar único, o un lugar especial (según vayas avanzando en tu experimentación y recolección de datos, serás capaz de obtener conocimientos básicos para tu lugar especial ya que continuarás volviendo a él en otras actividades). Si completaste la actividad, Mi Lugar Especial en la Base de Datos, ya tienes un conjunto de coordenadas como tu propio lugar especial. Usa la RA y DEc que guardaste durante dicha actividad. Si no tienes tu propio lugar especial, usarás RA y Dec para definir una posición de partida (que se convertirá entonces en tu lugar especial, tu propia parcela del cielo para explorar cuando quieras).
Si necesitas ayuda adicional para localizar un punto de partida, puedes elegir uno usando el Bloc de Notas de Constelaciones.

Inserta tus Coordenadas de Inicio en la Herramienta de Navegación

start book

Imagen de Objeto Seleccionado: El menu muestra de arriba hacia abajo las opciones “Vistazo rápido” (Quick Look), “Explorar” (Explore), “Volver a centrar” (Recenter), “Agregar a las notas” (add to notes) y “Mostrar notas” (Show notes).

  • Ve a la herramienta de “Navegar” del SkyServer.
  • Introduce las coordenadas (RA,Dec) en los espacios correspondientes en la caja de parámetros (parameters).
  • Si la nueva posición no recarga la página automáticamente, pulsa el botón “Obtener imagen” (Get images).
  • Este es tu punto de partida para observar colores estelares.

Selecciona estrellas de diferentes colores y brillos

beaker smallDesde tu punto de partida en “Navegar”, aumenta la imagen hasta que seas capaz de ver estrellas individuales de forma clara pero que, al mismo tiempo, puedas ver unas 20-30 estrellas en la ventana de la imagen.
  • Desde la ventana de imagen de “Navegar”, selecciona aproximadamente 20 estrellas de diferente color y brillo aparente.
  • Añade cada estrella a tus notas seleccionando el botón “Añadir a notas” (Add to notes).
  • Observa tu lista pulsando el botón “Mostrar notas” (Show notes).

Video: El audio del video está en inglés.

 

 

Busca Patrones

beaker smallEl bloc de notas del SkyServer te permite mirar y comparar información de brillo para cada una de las estrellas que has seleccionado. Deberías haberte dado cuenta de que cada filtro tiene un número asociado a él. Este valor se calcula a partir de la cantidad de luz de la cámara del SDSS en comparación con la estrella Vega. Se le llama magnitud. Descubramos primero algunas cosas acerca de lo que nos cuentan estos números.

 

Video: El audio del video está en inglés.

  • Pulsa “Mostrar notas” (Show notes) para abrir tu bloc de notas.
  • Abre tu colección de imágenes en la Lista de Imágenes pulsando “Agregar imagen a lista de miniaturas” (Upload to ImgList). A continuación, se mostrarán las imágenes de las estrellas en el mismo orden que en tu Bloc de Notas.
  • Arrastra las pestañas a una posición tal, en la que puedas ver el Bloc de Notas y la lista de Imágenes al mismo tiempo.
  • Usando la columna “r”, escanee las medidas de magnitud, comparándolas con las imágenes en miniatura. ¿Ves un patrón? ¿Qué puedes concluir acerca de las medidas de magnitud de tus observaciones?
  • Observa las mediciones de magnitud a través de los diferentes filtros. ¿Qué notaste?

 

Color

 Por nuestras observaciones podemos ver que sólo sabiendo lo brillante que es una estrella en un filtro en concreto, no es suficiente para comparar el color de dos estrellas. Considera las dos estrellas de abajo. Estas estrellas tienen colores muy diferentes. Si examinas la magnitud de las dos estrellas en el filtro rojo, te darás cuenta de que la estrella azul es más brillante en el filtro rojo que la estrella roja. Examina las magnitudes en el resto de filtros. ¿De qué te das cuenta? beaker small

Imagen: En esta imagen se muestra la estrella estudiada al centro, junto con los 4 puntos cardinales: N (Norte), S (Sur), E (Este) y W (Oeste). Además abajo se muestra la magnitud de la estrella en cada uno de los filtros de SDSS: u, g, r, i y z. En rojo se destaca la magnitud en la banda r.

Imagen: En esta imagen se muestra la estrella estudiada al centro, junto con los 4 puntos cardinales: N (Norte), S (Sur), E (Este) y W (Oeste). Además abajo se muestra la magnitud de la estrella en cada uno de los filtros de SDSS: u, g, r, i y z. En rojo se destaca la magnitud en la banda r.

A pesar de que podemos describir el color de una estrella usando palabras (independientemente del brillo total de la misma), cuantificar o asignar un número a una característica del color de forma independiente al brillo del objeto, es más complicado. Una medida que es independiente del brillo de la estrella implica la relación entre valores de magnitudes en diferentes filtros. No necesitamos más que simple aritmética.
Los filtros son ventanas que nos permiten ver porciones del espectro de energía emitido por un objeto. La resta es una herramienta matemática que nos permite medir la diferencia entre dos puntos. ¿Puede la diferencia entre dos magnitudes darnos una medida cuantitativa que refleja el color que vemos con nuestros ojos? El siguiente paso es recolectar datos para responder a esta pregunta.
Debido a la naturaleza de las medidas de magnitud (puedes ver Pre-vuelo Calculando Magnitud), los astrónomos pueden usar la resta para producir medidas que pueden ser usadas para comparar el color de las estrellas. A pesar de que ciertas combinaciones de filtros son más comunes que otras, se pueden sustraer cualesquiera dos medidas de magnitud para definir el color. Debes comunicar qué filtros usaste. Por ejemplo, la estrella roja de arriba tiene una magnitud u-r de 4.62. La estrella azul tiene una magnitud u-r de 2.03. Ten siempre en cuenta la naturaleza inversa de la escala de magnitud. ¿Cómo afecta esto a la interpretación de los valores de color? ¿Por qué la suma no sería una herramienta matemática efectiva para nuestro propósito?

Explora los Cálculos de Color

Usando el mismo punto de partida en la base de datos, obtén datos de estrellas en esa misma área para demostrar que sustraer magnitudes de cualesquiera dos filtros, es una herramienta importante para describir el color en astronomía. El vídeo de abajo puede ayudarte a comenzar con algunas ideas y procedimientos con los cuales puedes realizar tu propia prueba del cálculo de color. Nota: Cuando restes dos filtros, siempre intenta restar el de mayor longitud de onda al de menor longitud de onda. Esto es simplemente una convención usada por los astrónomos. Guarda tus procedimientos y evidencias en tu diario.