Mätningar av stjärnors scintillation
Mätningar av stjärnors scintillation
För att mer exakt studera stjärnors tindrande, krävs optiska
instrument, noggrann elektronik, snabba detektorer och möjligheter
att hantera stora datamängder. En grupp från Institutionen
för astronomi vid Lunds Universitet har genomfört en större
sådan kartläggning av scintillationens egenskaper genom mätningar
nära toppen på ön La Palma (Kanarieöarna). Dess
internationella observatorium på 2400 m höjd över
havet är en av världens bästa platser för optisk astronomi.
Bilden visar ett svenskt teleskop vid observatoriet på La Palma
(Kanarieöarna), utrustat för att studera scintillation.
Teleskopets framdel har täckts över av en mask med olika öppningar.
Genom att mäta stjärnljusets fluktuationer genom olika små
öppningar kan man kartlägga egenskaperna hos de “flygande skuggor”
som orsakar stjärnors tindrande.
Observationer man kan göra själv
Med blotta ögat ser man att stjärnor högt uppe på
himlen (nära zenit) tindrar betydligt mindre än stjärnor
nere vid horisonten. Planeter tindrar (nästan) inte alls,
medan det mänskliga ögats ljuskänslighet inte räcker
till att förnimma blinkningarna för ljussvaga stjärnor.
En vanlig prismakikare medger fler experiment. Stjärnljusets variationer i tid kan upplösas genom att man observerar en ljus stjärna (helst nära horisonten), samtidigt som man med händerna snabbt vippar eller snurrar kikaren lite fram och tillbaka, så att bilden av stjärnan blir utdragen till en båge eller ring.
Om det tar en sekund, säg, att svänga kikaren fram och tillbaka,
kommer den utdragna bilden av stjärnan att visa hur dess skenbara
ljusstyrka ändrats under just den sekunden. Man kan då
se att ljusspåret av stjärnan inte är jämnt utlyst,
utan bildar olika ljusa segment eller ”klumpar” Dessa olika segment
visar stjärnans ljusstyrka vid just det ögonblicket och illustrerar
hur denna kan ändras påtagligt på bara någon hundradels
sekund.
Exakt hur fluktuerar stjärnljuset ?
Ljusstyrkan
för en tindrande stjärna varierar snabbt med tiden. Men
exakt hur? Om stjärnljuset skulle ha fokuserats på
marken av ett stort antal oberoende ”linser” i atmosfären, skulle
man förvänta sig att den statistiska fördelningen kring
medelvärdet skulle följa en s k normalfördelning eller Gausskurva.
Detta är emellertid inte alls vad man finner, utan i stället
förekommer det relativt ofta att stjärnan i ett visst ögonblick
är oväntat mycket ljusare än genomsnittet. Det som
följer en statistisk normalfördelning är inte stjärnljusets
intensitet utan i stället värdet för dess matematiska logaritm.
Detta kan tolkas så att ljuset fokuserats inte av en mängd
olika luftlinser bredvid varandra som slumpmässigt riktat ljuset
mot marken och vars effekter summerats, utan i stället passerat
av en rad slumpmässigt placerade linser efter varandra, vars
effekter multiplicerats.
Stjärnor skimrar i alla färger
Andra
effekter i scintillation gäller färgberoendet. Redan med
blotta ögat kan man se hur stjärnor nära horisonten ser
färgade ut, dvs stjärnan tindrar inte bara i ljusstyrka utan
även i färg. Uppkomsten av denna s k kromatiska scintillation
ligger i att lufthavet även fungerar som ett prisma som delar upp
stjärnljuset i alla spektrums färger, från violett till
rött.
Även de flygande skuggorna på marken blir uppdelade: varje punkt dras ut till ett spektrum och fastän mönstret av dessa skuggor kan vara samma i olika färger, blir skuggorna i rött förskjutna kanske något tiotal cm på marken, jämfört med dem i violett. Eftersom skuggmönstret rör sig med vindhastigheten i de luftlager som orsakar den, kommer en observatör på marken att visserligen se samma fluktuation i olika färger, men med en tidsförskjutning om kanske några hundadels sekunder mellan rött och violett.
Det är kombinationen av att stjärnljuset ofta glimmar till att bli mycket ljusare än genomsnittet, samtidigt som det skimrar i färg, som lett till poetiska analogier som ”lik en diamant i skyn” eller ”kristallen den fina”. Likheterna med ädelstenars glitter eller med de plötsliga ljusglimtarna från en polerad kristall som belyses i viss vinkel är många, även om ge grundläggande orsakerna är skilda.
Sidan framställd av Dainis Dravins (dainis@astro.lu.se). Updaterad JD 2.455.775
