Seestar S50: Строим диаграмму Герцшпрунга-Рассела для шарового скопления M 13

Как я уже писал ранее, смарт-телескоп Seestar S50 сохраняет изображения в формате FITS. Пайтоновская библиотека astropy умеет работать с этим форматом. А раз так, можно с игрушкой Seestar S50 делать вполне профессиональные вещи: например, построить диаграмму Герцшпрунга–Рассела для какого-нибудь шарового скопления.

Поскольку размер типичного шарового скопления мал по сравнению с расстоянием до него, можно считать все его звёзды находящимися примерно на одинаковом расстоянии от Земли, а значит, вместо абсолютной звёздной величины использовать видимую, учитывая, что для всех звёзд скопления первая преобразуется во вторую простым прибавлением одинаковой для всех звёзд константы.

Первоначально Герцшпрунг и Рассел в качестве отличительного признака звёзд использовали спектральный класс, что требовало получения и изучения спектров звёзд и делало обработку большого количества данных очень трудозатратной. Однако впоследствии было обнаружено, что вместо спектрального класса можно использовать показатель цвета, который вычисляется как (I1 - I2)/(I1 + I2), где I1 и I2 — интенсивности за соответствующими светофильтрами. Обычно берутся синий и жёлто-зелёный фильтры (обозначение B и V) или зелёный и красный. Для анализа фотографического изображения удобнее всего взять интенсивности в каналах G и R, поскольку при изменении температуры звезды разница в этих каналах меняется сильнее всего.

Вот изображение шарового скопления M 13 в созвездии «Геркулес» — здесь приведён скриншот из программы Siril, которая позволяет открывать, просматривать и обрабатывать FITS-файлы.

Загруженный в программу Siril файл M 13_crop_calibrated.fit

А вот полученная для этого скопления диаграмма Герцшпрунга–Рассела, построенная при помощи пайтоновского скрипта, текст которого приводится далее. На этой диаграмме видна очень хилая главная последовательность, что говорит о почтенном возрасте скопления, и хорошо выраженная отходящая от главной последовательности ветвь красных гигантов, переходящая вверху в ветвь красных сверхгигатнов то есть звёзд, находящихся на последней стадии своей эволюции.

Диаграмма Цветовой индекс — видимая звёздная величина для шарового скопления M 13

Точка, в которой ветвь красных гигантов отходит от главной последовательности, позволяет определить возраст скопления, поскольку чем дальше в красную область мы сдвигаемся по главной последовательности, тем больше время жизни звезды. В шаровых скоплениях не идёт процесс звездообразования, а значит, можно утверждать, что отсутствующая левая часть главной последовательности говорит нам о том, что все находившиеся там звёзды уже проэволюционировали, а все звёзды справа от точки ответвления гигантов — ещё не успели. Современные данные говорят о том, что возраст скопления М 13 порядка 12 миллиардов лет.

Вот код пайтоновского скрипта, при помощи которого построена приведённая выше диаграмма:

( Read more... )