Fundamentos do Livro de Fotometria Astronómica

Fundamentos do Livro de Fotometria Astronómica.

O objectivo da fotometria astronómica é medir a luminosidade e a cor das estrelas. A tecnologia moderna oferece recursos poderosos: telescópios prodigiosos, câmaras digitais, software de processamento de dados, sistemas de informação e comunicação... Muitas pessoas interessadas na astronomia prática já dispõem de todos estes recursos, embora só os possam utilizar para obter imagens atractivas e partilhá-las. Porque não aplicar as mesmas ferramentas para obter dados sobre o brilho e a cor das estrelas para fins científicos, educativos ou informativos? Se temos os instrumentos e o interesse, tudo o que precisamos é de uma orientação atenta, detalhada, progressiva, prática e amigável que este livro nos oferece.

Fundamentos da Fotometria Astronómica fornece a ordem e os ingredientes necessários para assimilar os conceitos e técnicas chave. Com atenção às realidades da comunidade astronómica não profissional, este livro doseia a matemática essencial para ser bem digerida por qualquer pessoa com educação secundária, unifica notação e terminologia, destrói conceitos errados, fornece informação rigorosa, e gere tudo numa sequência que é legível, interessante, e não sem sentido de humor.

Um trabalho ideal para iniciantes em fotometria astronómica a partir do zero, orientado para a prática da obtenção de dados, e que incorpora elementos didácticos e informativos que o tornarão atractivo como recurso no ensino da física e da matemática.

David Galadí-Enríquez (Córdova, Espanha, 1969) iniciou a sua carreira astronómica na associação local da sua cidade natal, e completou a sua formação especializada ao estudar física nas universidades de Granada e Barcelona. Nesta última, escreveu a sua tese de doutoramento sobre astrometria e fotometria de clusters de estrelas e trabalhou durante alguns anos como professor associado. Trabalhou depois como investigador no Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA) e no Instituto de Astrofísica de Andaluzia. Actualmente é astrónomo residente no Centro Astronómico Alemão-Espanhol, mais conhecido como Observatório Calar Alto. Muito activo na ciência popular, é autor ou co-autor de quase uma dúzia de livros, incluindo obras técnicas, educacionais e de ciência popular.

Ficha técnica:

• TÍTULO: Fundamentos da fotometria astronómica
• AUTOR: David Galadí-Enríquez
• PÁGINAS: 218
• ISBN: 9788426725769
• ANO: 2018
• EDIÇÃO: 1
• FORMATO: 15x23 cm.
• BINDING: Folheto com abas
• COLECÇÃO: ASTROMARCOMBO
• EM COR

Dirigido a:

• Astrónomos amadores
• Astrónomos profissionais
• Cientistas
• Os entusiastas da astronomia e da ciência espacial
• Professores do ensino secundário
• Professores universitários
• Estudantes de bacharelato em ciências
• Estudantes universitários

Índice:

• Introdução IX
• 1. O brilho das estrelas ........................................................................... 1
• 1.1. as estrelas emitem luz .................................................................... 1
• 1.2. recebemos luz estelar ........................................................... 3
• 1.2.1 Luz solar na Terra .............................................................. 3
• 1.2.2. Starlight on Earth .............................................................. 4
• 1.2.3 Cantar na chuva de fótons ............................................ 5
• 1.3. Spectra ................................................................................... 8
• 1.3.1 Corpos pretos de todas as cores ....................................... 8
• 1.3.2 Há alguns tipos muito espectrais a passar por aqui ............................... 10
• 1.4) Filtros ....................................................................................... 13
• 1.4.1 A curva de transmissão ................................................................ 14
• 1.4.2 Através do centro e ao longo das bandas ................................................... 15
• 1.4.3 Tipos de filtros ........................................................................... 16
• 1.4.4. O problema fundamental da fotometria astronómica ................ 16
• 2. A medição da luminosidade em astronomia ...................................................... 19
• 2.1. dois mil anos a olhar para o céu ............................................................ 19
• 2.2. a magnitude torna-se quantitativa .............................................. 20
• 2.2.1. Pogson colocou-o em ......................................................................... 21
• 2.2.2. Logaritmos aqui, logaritmos ali ...................................... 22
• 2.2.3 A equação fundamental .............................................................. 24
• 2.2.4 Dançando ao ritmo de 5/2 ................................................................. 29
• 2.2.5 Empresa extravagante: da acústica à química ................... 32
• 2.3. a sensibilidade espectral do olho humano e do filtro em V ...................... 33
• 2.4. um mundo de cor ........................................................................ 35
• 3. Luz e cor no espaço ...................................................................... 39
• 3.1. luz e distância: magnitudes absolutas e modulos de distância ....... 39
• 3.1.1 Diluição das magnitudes ............................................................... 39
• 3.1.2 A unidade astronómica e o parsec ......................................... 40
• 3.1.3. módulo de magnitude e distância absolutas ........................... 42
• 3.1.4 Exemplos ................................................................................. 44
• 3.1.5 Fotometria do tempo de luz ............................................... 47
• 3.1.6. O Sistema Solar em todos .................................................. 48
• 3.2) Absorção: a extinção interestelar ........................................... 49
• 3.2.1. a Idade de Ouro ........................................................................ 49
• 3.2.2. meio interestelar e fotometria ............................................... 50
• 3.2.3 Encontros com Balmer nas escadas: emissão e absorção ........ 54
• 3.3. Redshift e blueshift ............................................. 58
• 3.3.1 O efeito Doppler ...................................................................... 59
• 3.3.2. Redshift Cosmológico ...................................... 60
• 3.3.3 A sua atracção faz-me corar ............................................................ 61
• 4. Luz e cor na atmosfera ................................................................. 63
• 4.1. atmosfera da Terra e luz estelar: refracção ......................... 64
• 4.2. a atmosfera da Terra e a luz das estrelas: extinção ........................... 66
• 4.2.1 Extinção numa atmosfera plano-paralela: massa de ar ............ 67
• 4.2.2 Duelo dos titãs: exponenciais contra logaritmos ................ 69
• 4.3. turbulência: cintilação e embaçamento .......................................... 73
• 4.3.1. cintilação ............................................................................... 73
• 4.3.2. indefinição ou ver ................................................................. 74
• 4.4. um bom lugar para observar .................................................. 77
• 5. Os detectores.................................................................................... 79
• 5.1. câmaras CCD: princípios básicos .............................................. 80
• 5.1.1. Efeito Fotoeléctrico ................................................................... 81
• 5.1.2 A imagem latente e a sua leitura ............................................... 83
• 5.1.3 Capacidade de pixel e linearidade ............................................ 84
• 5.1.4 Conversão analógica para digital: ganhar e ler ruído ........ 85
• 5.1.5 Quantos bits é a sua máquina fotográfica: a gama dinâmica ................. 85
• 5.1.6 Polarização ou polarização electrónica ........................................... 86
• 5.1.7 A astronomia num olival: a corrente escura ... 87
• 5.1.8 Os donuts: uniformidade do detector ............................. 88
• 5.1.9. coisas estranhas: relâmpagos, pixels maléficos e persianas ........... 89
• 5.2. processamento básico de imagem ......................................... 91
• 5.2.1 Subtracção da polarização electrónica ............................. 91
• 5.2.2 Subtracção da corrente negra .............................. 93
• 5.2.3 Aplainamento do campo ........................................................... 94
• 5.2.4 Correcção de imagens científicas ................................. 97
• 5.3. medição instrumental e sinal-a-ruído ....................... 98
• 5.3.1 Medição à chuva: Estatísticas de Poisson ........................ 99
• 5.3.2 Barulhos não Poissonianos .......................................................... 101
• 5.3.3. o paradoxo da medida perfeita .................................... 101
• 5.3.4 Relação sinal/ruído .............................................................. 102
• 5.3.5. Fazer uma dieta (fóton) ............................................. 105
• 5.4. escala de imagem e tamanho de pixel: amostragem espacial ...107
• 6. Fotometria básica ............................................................................ 111
• 6.1. A medida elementar ................................................................. 111
• 6.1.1 Onde está a estrela? .......................................................... 112
• 6.1.2. quadrado de círculos ............................................................ 113
• 6.1.3. uma coroa para um bom fundo ..................................... 116
• 6.1.4. a incerteza da medição instrumental .......................... 118
• 6.2) Fotometria diferencial com CCD ............................................ 120
• 6.2.1 Fotometria diferencial .......................................................... 120
• 6.2.2 Considerações sobre a abertura sintética .......................... 124
• 6.2.3 Para o infinito e para além do infinito ................................................. 132
• 6.2.4 Começar a trabalhar: hábitos e dicas ................................ 134
• 6.2.5 O catálogo e a medição: incertezas internas e externas ...139
• 6.3. Exemplos práticos ................................................................... 1 ................................................................... 1
• 6.3.1 Curvas de luz de estrelas variáveis ................................... 140
• 6.3.2. Novae e supernovae .............................................................. 145
• 6.3.3 Rotação dos asteróides ............................................................ 1 ............................................................ 1
• 6.3.4 Fotometria de deriva: ocultação de estrelas por asteróides ...152
• 6.3.5. Extrema precisão diferencial: trânsitos de exoplanetas .......... 154
• 7. Fotometria avançada...................................................................... 157
• 7.1. sistemas fotométricos ............................................................... 157
• 7.1.1 Os filtros do sistema fotométrico ...................................... 157
• 7.1.2 O catálogo fotométrico .......................................................... 159
• 7.1.3. o ponto zero ...................................................................... 160
• 7.2. três sistemas fotométricos ........................................................ 161
• 7.2.1 O Sistema UBVRI da Johnson-Cousins ............................... 161
• 7.2.2 Sistema Sloan's Ugriz ...................................................... 166
• 7.2.3. o sistema uvby de Strömgren .......................................... 169
• 7.2.4 Catálogos para estes três sistemas .................................. 1 .................................
• 7.3) Fotometria absoluta ............................................................... 172
• 7.3.1 Fotometria elementar absoluta ........................................ 173
• 7.3.2 Modelos completos de fotometria absoluta de banda larga ...176
• 7.3.3 Possíveis aperfeiçoamentos adicionais ................................... 181
• 7.3.4 Modelos para fotometria de banda intermédia e estreita ...... 183
• 7.3.5 Começar a trabalhar: hábitos e dicas ............................... 184
• 7.4. fotometria de grandes objectos ......................................... 187
• 7.4.1 Magnitudes por segundo de arco quadrado ........................ 187
• 7.4.2 Medidas de superfície na prática .................................. 189
• 7.4.3 Medidas de poluição luminosa ................................ 191
• 7.5. Um par de exemplos práticos ............................................ 193
• 7.5.1 Modelo elementar: brilho do céu na banda V .................. 194
• 7.5.2 Modelo de banda larga completa: gráfico de cor-magnitude. .196
• Bibliografia ........................................................................................ 199
• Índice alfabético ................................................................................. 203

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