Investigating open cluster m25 research paper

ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΤΥΧΕΡΟΥ

1 SENIOR HIGH SCHOOL OF TYHERO

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

RESEARCH PAPER

ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ ΜΕ ΤΑ ΡΟΜΠΟΤΙΚΑ ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΑ FAULKES

ASTRONOMY WITH FAULKES TELESCOPES

Εξερευνώντας το ανοιχτό σμήνος Μ25

Investigating the open cluster M25

Βαλκάνη Τριάδα Γεμουσακάκης Στράτος Δομακίνη Ναυσικά Κεσσάτη Άννα Κηπουρού Αλεξάνδρα Λογαρά Όλγα Μόκαλη Ιωάννα Μπαρόλα Θεοδώρα Παπαδάκης Παναγιώτης Πατλάκας Γιώργος Τσιαούση Χριστίνα Τσοτανίδης Παναγιώτης Χριστοφορίδης Δημήτρης

Τυχερό, Απρίλιος 2014

Valkani Triada Gemousakakis Stratos Domakini Nausika Kessati Anna Kipourou Alexandra Logara Olga Mokali Ioanna Mparola Theodora Papadakis Panagiotis Patlakas Giorgos Tsiaousi Xristina Tsotanidis Panagiotis Xristoforidis Dimitris

Tihero, April 2014

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ

ABSTRACT

Στόχος του έργου είναι η γνωριμία με κάποια από τα εργαλεία και τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την εξερεύνησή του σύμπαντος. Το σύμπαν είναι γεμάτο με σώματα, όπως άστρα και γαλαξίες αλλά οι αποστάσεις είναι τόσο μεγάλες που ένα ταξίδι εξερεύνησης θα ήταν αδύνατο. Από την άλλη μεριά, με γυμνό μάτι μπορούμε να παρατηρήσουμε ένα πολύ μικρό μέρος του σύμπαντος, όχι μόνο λόγω της απόστασης, αλλά και γιατί το μάτι μας μπορεί να δει μόνο το ορατό φως και όχι όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Έτσι, χρησιμοποιούμε τηλεσκόπια , τα οποία ανιχνεύουν διαφορετικές ζώνες του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, όπως τα ραδιοκύματα (ραδιοτηλεσκόπια), υπέρυθρο, ακτίνες Χ και ακτίνες γ (διαστημικά τηλεσκόπια) Στο έργο αυτό, μελετήσαμε το σύμπαν, χρησιμοποιώντας το φως που προσπίπτει στο 2μετρο κάτοπτρο ενός τηλεσκοπίου που είναι εγκατεστημένο στη Χαβάη. Πραγματοποιήσαμε αρκετές συνεδρίες με τα ρομποτικά τηλεσκόπια Faulkes , αποκτήσαμε πρόσβαση σε πραγματικά επιστημονικά δεδομένα του ανοιχτού σμήνους Μ25 και κατασκευάσαμε το Διάγραμμα Χρώματος-Μεγέθους προκειμένου να υπολογίσουμε τη σχετική ηλικία των αστέρων του.

This project aims to provide us with the tools and methods to explore the universe. The Universe is full of objects like stars and galaxies, but they are so far away that we can’t go and study them.

On the other hand, we can see only a very small part of the universe with a naked eye not only because of the distance, but also because our eye can see a part of the electromagnetic spectrum, the visible spectra. To make the rest of the universe visible we use telescopes that detect different parts of the electromagnetic spectrum, such as radio waves (radio telescopes), infrared, X-rays and gamma rays (space telescopes).

In this project we studied the Universe using the light received by the 2-metre class telescope located in Hawaii. We performed several observations with the robotic Faulkes Telescopes, took real astronomical data of the open cluster M25 and plotted the Color-Magnitude Diagram in order to age the stars.

Η εργασία αυτή αποτελεί το τελικό παραδοτέο της ομαδικής εργασίας των μαθητών της Α΄ Λυκείου Τυχερού, στα πλαίσια του μαθήματος Ερευνητικές Εργασίες που συνδυάστηκε με το eTwinning έργο «Science Project –Light».

This paper is written by the students of the 10th Grade of the Senior High School of Tihero, Greece, who participated in to the Science Project-Light, an eTwinning partnership that has been integrated to the curriculum.

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ

KEY WORDS

Ανοιχτό σμήνος, Φωτομετρία Απόλυτο μέγεθος, Φαινόμενο μέγεθος Διάγραμμα Hertzsprung-Russell, Διάγραμμα Χρώματος-Μεγέθους Κύκλος ζωής των αστεριών

Open cluster, Photometry, Absolute Magnitude Apparent Magnitude, Diagram Hertzsprung-Russell Color-Magnitude Diagram, CMD Life Cycle of stars

Ευχαριστίες

Thanks

Για την εκπόνηση της εργασίας αυτής, θέλουμε να ευχαριστήσουμε την καθηγήτριά μας , κα. Στέλλα Τρυφωνίδου και την ομάδα του Faulkes Telescopes Project, ειδικά τον κύριο Fraser Lewis που απλόχερα διέθεσε τις γνώσεις και το χρόνο του για να λύσει τις απορίες μας .Ευχαριστούμε επίσης την καθηγήτρια των Αγγλικών μας, κα. Βαλαβανίδου Αναστασία για την υποστήριξη στα Αγγλικά κείμενα.

We would like to thank our Science teacher, Mrs. Tryfonidou Stella and also the Faulkes Telescope Team, especially Mr. Fraser Lewis for his valuable feedback. Also thanks to our English teacher Mrs. Valavanidou Anastasia for supporting us with the English version of this paper.

3

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ / TABLE OF CONTEX

1

ΠΕΡΙΛΗΨΗ / ABSTRACT

……………..……………

2

2

ΕΙΣΑΓΩΓΗ / INTRODUCTION

……………………..……

4

…………………..………

4

…………………..………

5

…………………..………

5

…………………..………

6

2.1

Αστέρες Stars

2.2

Αστρική εξέλιξη Stellar evolution

2.3

Εργαλεία για την μελέτη της αστρικής εξέλιξης Tools in the study of stellar evolution

2.4

Τα ανοιχτά σμήνη The open clusters

3

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ/ METHODOLOGY

…………………..………

7

4

Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ/ THE PROCEDURE

…………………..………

9

…………………..………

9

…………………..………

10

…………………..………

10

…………………..………

11

…………………..………

12

4.1

Φωτομετρία με το SalsaJ Photometry with Salsa J

4.2

Υπολογισμοί Calculations

4.3

Επιλογή άστρου αναφοράς Choosing a reference star

4.4

Κατασκευή του Διαγράμματος Χρώματος-Μεγέθους Plotting the CMD

4.5

Ανάλυση αποτελεσμάτων Analysis of the results

5

ΣΥΖΗΤΗΣΗ / DISCUSSION

…………………..………

13

6

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ-ΙΣΤΟΓΡΑΦΙΑ/ BIBLIOGRAPHY-WEBOGRAPHY

…………………..………

14

7

ΧΡΗΣΙΜΟΙ ΣΥΝΔΕΣΜΟΙ/LINKS

…………………..………

14

4 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

2. INTRODUCTION

Ο κύριος στόχος του έργου ήταν η ενασχόληση μας με την Αστρονομία , μιας και το μάθημα αυτό δεν διδάσκεται πλέον στο ελληνικό σχολείο. Κύριο εργαλείο μας αποτέλεσαν τα ρομποτικά τηλεσκόπια Faulkes, που δίνουν πρόσβαση για παρατήρηση σε ευρωπαϊκά σχολεία . Εξοικειωθήκαμε με βασικές έννοιες και όρους προκειμένου να σχεδιάσουμε τις συνεδρίες μας, και μετά από αυτές, δώσαμε έμφαση στους αστέρες και το κύκλο ζωής τους , δηλαδή τα στάδια της εξέλιξής τους από τη γέννηση μέχρι το θάνατό τους.

The main idea of the project was to get engaged with astronomy as it is no longer included in the Greek curriculum. Our main tools were the robotic Faulkes telescopes that provide access to observing time to schools across Europe. We became familiar with basic concepts and terms in order to plan our sessions, and after that, we focused on stars and their life cycle, the stages of their evolution from birth to death.

2.1 Αστέρες Οι αστέρες είναι ουράνια σώματα που διατηρούν όλες εκείνες τις ιδιότητες του δικού μας Ηλίου. Είναι γιγάντιες σφαίρες αερίων και υπέρθερμες. Όλα τα αστέρια είναι αυτόφωτα. Κάποια από τα χαρακτηριστικά μεγέθη μέσω των οποίων τους μελετούμε, είναι: -Η θερμοκρασία επιφάνειας - Η μάζα τους -Το χρώμα τους (μπλε, λευκό, κίτρινο, πορτοκαλί, κόκκινο) - Η λαμπρότητά τους - Η ηλικία τους

2.1 Stars The stars are celestial objects that retain all the properties of our own sun. They are giant superheated gas spheres. All the stars are selfluminous.

Some of the features sizes through which we study them, are: -The surface temperature - Their size - Their color (blue, white, yellow, orange, red) - Their luminosity - Their age

Η θερμοκρασία και το χρώμα ενός αστέρα συνδέονται μεταξύ τους. Τα ζεστά αστέρια είναι μπλε, ενώ τα ψυχρότερα είναι κόκκινα. Το μέγεθος των αστέρων ποικίλει από τους νάνους έως τους υπεργίγαντες. Η λαμπρότητα ενός αστέρα , δηλαδή πόσο λαμπρός μας φαίνεται , εξαρτάται από το μέγεθός του, τη θερμοκρασία του και την απόσταση του από τη Γη. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιούνται δύο επιπλέον μεγέθη: Το φαινόμενο μέγεθος, m: Εκφράζει τη λαμπρότητα ενός άστρου σε υποκειμενική κλίμακα βασισμένη στην ευαισθησία του ανθρώπινου οφθαλμού. Όσο πιο λαμπρό φαίνεται το άστρο, τόσο μικρότερη η αριθμητική τιμή του φαινόμενου του μεγέθους. Το απόλυτο μέγεθος, Μ: Το φαινόμενο μέγεθος ενός σώματος, αν η απόστασή του από τη Γη ήταν 10pc .

(1parcec=3.262 έτη φωτός)

The surface temperature and the color of a star are connected. The hot stars are blue, while the coldest are red.

Stars may occur in many sizes, which are classified in a range from dwarfs to supergiants.

The brightness of a star, how bright it seems, depends on its size, temperature and distance from the Earth.

Therefore, two additional figures are used: The apparent magnitude, m: it is a measure of its brightness as seen by an observer on Earth.

The brighter the object appears, the lower the value of its magnitude.

The absolute magnitude, M: It is the hypothetical apparent magnitude of an object at a standard luminosity distance of exactly 10.0 parsecs (1parcec = 3.262 light years)

Για παράδειγμα, ο Ήλιος μας είναι ένας κίτρινος νάνος , με θερμοκρασία επιφάνειας 5.6000C , M = 4,78, m=−26.74 ενώ η Σελήνη σε πανσέληνο έχει m=-12.6

For example, our star, the Sun is a yellow dwarf, 5,600 Celsius, M = 4.78, m=−26.74 (While the Full Moon has m=-12.6)

5 2.2 Η εξέλιξη των άστρων

2.2 Stellar evolution

Τα άστρα γεννούνται μέσα σε Νεφελώματα σκόνης και αερίων. Στην αρχή δημιουργείται ο πρωταστέρας. Στη συνέχεια το άστρο μπαίνει στην Κύρια Ακολουθία (ΚΑ), όπου θα δαπανήσει το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του. Η εξέλιξή του θα εξαρτηθεί από το μέγεθος τους. Τα μικρότερα αστέρια καίνε αργά το καύσιμό τους (υδρογόνο στον πυρήνα) και μένουν για δισεκατομμύρια χρόνια στην Κ.Α έως ότου το υδρογόνο τους εξαντληθεί. Μετά σχηματίζουν ένα Κόκκινο Γίγαντα που θα καταλήξει Λευκό Νάνο. Τα ογκώδη αστέρια καίνε γρήγορα το καύσιμό τους και μένουν λιγότερο στη Κ.Α . Όταν εξαντληθεί το καύσιμό τους, σχηματίζουν Κόκκινους υπεργίγαντες. Θα καταλήξουν ως άστρα νετρονίων ή Μαύρες Τρύπες (βλ. Εικ.1)

All stars in the Universe begin as clouds of gas and dust called Nebulae. At the first phase of star formation we have the protostar.

After that comes the Main Sequence phase, where a star will spend most of its life. The life span of a star depends on its initial size. Smaller stars will exist for billions of years until they begin to run out of fuel, and expand into a Red Giant.

Massive stars burn their fuel very quickly and remain on the main sequence for only a few hundred thousand years, when their fuel runs out they expand into Red supergiants. (See Fig.1)

Stellar Nebula

Πρωταστέρας

Μικρής μάζας

Κόκκινος Γίγαντας

Πλανητικό Νεφέλωμα

Λευκός Νάνος

Massive star

Main Sequence

Κύρια Ακολουθία

Μεγάλης μάζας

Κόκκινος Υπερίγαντας

Υπερκαινοφανής

Άστρο Νετρονίων

Red Giant

Red Supergiant

Planetary Nebula

Supernova

White Dwarf

Neutron Star

Black Hole

Μαύρη Τρύπα

Εικόνα 1: Αστρική εξέλιξη

Figure 1: Stellar evolution

2.3 Εργαλεία για την μελέτη της αστρικής εξέλιξης

2.3 Tools in the study of stellar evolution

Ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία για την μελέτη της αστρικής εξέλιξης είναι το Διάγραμμα Hertzsprung-Russell (H-R), που επινοήθηκε από τους Hertzsprung και Russell στις αρχές του εικοστού αιώνα.

One of the most important tools in the study of stellar evolution is the Hertzsprung-Russell diagram (HR diagram). It was developed independently in the early 1900s by Ejnar Hertzsprung and Henry Norris Russell.

Στο διάγραμμα H-R ,κάθε άστρο απεικονίζεται ως μία κουκίδα. Στον κατακόρυφο άξονα έχουμε την Φωτεινότητα (είναι συνάρτηση της απόστασης) ή το απόλυτο μέγεθος του άστρου.

A star on a HR diagram is represented by a dot. The vertical axis represents the star’s luminosity or absolute magnitude. To find the luminosity someone must firstly found the distance of the star.

6

Στον οριζόντιο άξονα έχουμε την θερμοκρασία επιφάνειας του άστρου , σε βαθμούς Kelvin, σε ανάστροφη κλίμακα. Δηλαδή, οι υψηλές τιμές είναι στα αριστερά και οι χαμηλές στα δεξιά (βλ. Εικ.2)

The horizontal axis represents the star’s surface temperature. This is usually labeled by using the Kelvin temperature scale. In this diagram, the higher (hotter) temperatures are on the left, and the lower (cooler) temperatures are on the right (See Fig.2).

Figure 2: The H-R Diagram Εικόνα 2: Διάγραμμα H-R

Figure 3: An open cluster’s CMD Εικόνα 3: To CMD ενός ανοιχτού σμήνους

Μία απλούστερη εκδοχή του H-R διαγράμματος είναι το Διάγραμμα Χρώματος-Μεγέθους ,CDM. Στον κατακόρυφο άξονα έχουμε το απόλυτο μέγεθος, Μ, ενώ στον οριζόντιο έχουμε το δείκτη χρώματος B-V που αντιπροσωπεύει το χρώμα, άρα και τη θερμοκρασία του άστρου (Βλ. Εικ.3)

A simpler form of the H-R Diagram is the ColorMagnitude Diagram, CDM. The y axis on CMD represents the star’s absolute magnitude in Visual wavelength and the x axis represents the color index, B-V that determines the color of the star (also its temperature) (See Fig.3).

2.4 Τα ανοιχτά σμήνη

2.4 Open Clusters

Τα ανοιχτά σμήνη είναι ομάδες δεκάδων ή εκατοντάδων αστεριών που γεννήθηκαν στο ίδιο νέφος αερίων και σκόνης (από το ίδιο υλικό). Τα ανοιχτά σμήνη είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στη μελέτη τους, γιατί μπορεί να θεωρηθεί ότι τα άστρα τους ισαπέχουν από εμάς. Μπορούμε να θεωρήσουμε ότι οι αστέρες ενός σμήνους είναι περίπου της ίδιας ηλικίας, φτιαγμένα από το ίδιο υλικό, απέχουν το ίδιο από εμάς, οπότε οι όποιες διαφορές στη φωτεινότητά τους οφείλονται στη διαφορετική τους μάζα.

Open clusters are loose groups of 10s or 100s of stars that were born from the same initial cloud of gas (mainly hydrogen) and dust. Cluster stars are very useful as they are all at about the same distance from us (although as a group they are typically hundreds or thousands of light years away).

By observing a group of stars in a cluster, we can assume they are all the same age, made of the same material, and that they are all the same distance away from us – so any observed differences in brightness between them are really caused by their different mass .

7

3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

3. METHODOLOGY

Το έργο μας, αποτελεί μέρος της eTwinning συνεργασίας Science Project εκτελέστηκε σύμφωνα με τη μεθοδολογία iTec, του European Schoolnet , δηλαδή περάσαμε από τις παρακάτω φάσεις:

Our project is a part of the eTwinning partnership called Science Project and follows the methodology iTEC, European Schoolnet (Innovative Technologies for an Engaging Classroom), that means that it was developed in stages:

ΟΝΕΙΡΕΨΟΥ

DREAM

Αρχικά ασχοληθήκαμε με την παρουσίαση του θέματος που έγινε από την καθηγήτρια μας. Κατόπιν χωριστήκαμε σε δυο ομάδες, μοιράσαμε αρμοδιότητες και αποφασίσαμε την μορφή του τελικού μας προϊόντος.

At first our teacher introduced us to the topic. Then we were separated in two groups, and decided the form of our final product.

ΑΝΑΚΑΛΥΨΕ

EXPLORE

Στη φάση αυτή, κάναμε μια καθοδηγούμενη έρευνα στο διαδίκτυο αναζητώντας στοιχεία για τα άστρα και τον κύκλο ζωής των αστεριών. Αναζητήσαμε στοιχεία για τα διαγράμματα HR και κάθε ομάδα ενημέρωσε την ολομέλεια για τα ευρήματα της.

At that time, we made a guided research on the internet searching for information on the life of the stars. We also looked for info for the HR diagrams and each team presented its findings in plenary.

ΣΧΕΔΙΑΣΕ

MAP

Συμμετείχαμε ενεργά στο σχεδιασμό των συνεδριών με τα ρομποτικά τηλεσκόπια. Πραγματοποιήσαμε μια σειρά συνεδριών και πήραμε τα αρχεία fits του ανοιχτού σμήνους Μ25 στο μπλε και οπτικό φίλτρο. Εξοικειωθήκαμε με το λογισμικό SalsaJ

We got involved in planning the sessions with the robotic telescopes.

We performed several sessions and took the .fits files of the open cluster M25 in both Blue and Visual filter. We became familiar with the SalsaJ software.

ΚΑΝΕ

MAKE

Ακολουθώντας τα φύλλα εργασίας, φωτομετρήσαμε το σμήνος και δημιουργήσαμε το διάγραμμα Χρώματος-Μεγέθους (βλ. Διαδικασία)

Following teacher’s worksheets , we made photometry on the cluster and plotted the CMD (see Procedure)

8

ΡΩΤΑ

ASK

Για να ελέγξουμε την ορθότητα του διαγράμματος μας αναζητήσαμε στο WEBDA το CMD του Μ25. Επιπλέον επικοινωνήσαμε μέσω email με την ομάδα Faulkes (και συγκεκριμένα με τον κ. Fraser Lewis), στείλαμε μια περιληπτική αναφορά της μεθοδολογίας και των αποτελεσμάτων μας προκειμένου να λάβουμε τυχόν παρατηρήσεις και να προβούμε στις απαραίτητες διορθώσεις.

We compared our CMD with real scientific data on Webda website Moreover we communicated via e-mail with the Faulkes team and especially with Mr. F.Lewis, and we sent a summary of our methodology and our results in order to get any comments and to make the necessary corrections.

ΞΑΝΑΚΑΝΕ

REMAKE

Στη συνέχεια ακολουθώντας τις συμβουλές του πήραμε τρία άστρα αναφοράς και δουλεύοντας με τον μέσο όρο τους ξανακάναμε το διάγραμμα.

Following the feedback we made improvements to our work by using the average offset of three reference stars.

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΕ

SHOW

Αναρτήσαμε την εργασία μας στο σχολικό ιστολόγιο, στο ιστολόγιο του project και στο Twinspace. Στο τέλος του σχολικού έτους θα παρουσιάσουμε στη σχολική κοινότητα την εργασία μας στην εκδήλωση του σχολείου μας με αφορμή το Παγκόσμιο Έτος Φωτός 2015.

We uploaded our final product in our official school blog, our project’s blog and Twinspace.

We will present our project to the school community during an open showing that our school will perform for the International Year of the Light 2015.

9 4. Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

4. THE PROCEDURE

Κατά το χρονικό διάστημα της προετοιμασίας μας δυστυχώς ήταν αδύνατο να παρατηρήσουμε το ανοιχτό σμήνος Μ25, μολονότι πραγματοποιήσαμε αρκετές συνεδρίες με τα ρομποτικά τηλεσκόπια Faulkes , με άλλους στόχους. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιήσαμε τα αρχεία fits του Μ25 που βρήκαμε με την μηχανή αναζήτησης του LCOGT.net, άλλου σχολείου .

O χρόνος έκθεσης και στα δύο αρχεία ήταν 40sec. Για να υπολογίσουμε τη σχετική ηλικία των αστέρων του σμήνους Μ25,έχοντας σαν δεδομένα τις δύο εικόνες fits στο Μπλε και Οπτικό φίλτρο, κάναμε τα εξής:

Although we performed several observations with the robotic Faulkes Telescopes, the open cluster M25 was no observable at that time.

For this reason, we used the fits files of the M25 that we took by using the search machine of the LCOGT.net. Time exposure for each filter was 40sec.

In order to age the stars of the open cluster M25, we took both Blue and Visual .fits files and did the following:

4.1 Φωτομετρία με το SalsaJ 4.1 Photometry with SalsaJ Χρησιμοποιώντας το ελεύθερο λογισμικό SalsaJ, ανεβάσαμε τα αρχεία *.fits σε δύο διαφορετικά μήκη κυμάτων (Μπλε και Οπτικό) Βλ. Εικ.4

Using the free software SalsaJ, we uploaded the fits images in two different wavelengths (Blue and Visual). See Fig.4

Figure 5: A screenshot from the Photometry Window. Εικόνα 5: Το παράθυρο των μετρήσεων φωτομετρίας.

Figure 4: A screenshot from the SalsaJ interface and the fits images we used Εικόνα. 4: Το περιβάλλον διεπαφής του SalsaJ και τα αρχεία fits που χρησιμοποιήσαμε

Μετά, ακολουθήσαμε τη διαδικασία του Faulkes Telescope Project προκειμένου να υπολογίσουμε την ακτίνα άστρου, και τη θέσαμε ίση με 18. Εργαζόμενοι σε ομάδες, ξεκινήσαμε τη φωτομετρία, επιλέγοντας ένα-ένα αστέρι μία από την εικόνα του μπλε και μία από την εικόνα του οπτικού . Επαναλάβαμε για όσα περισσότερα αστέρια μπορούσαμε , και τελικά πήραμε τις εντάσεις B και V για πάνω από 100 αστέρια του σμήνους . Τα αποτελέσματα της φωτομετρίας (εντάσεις ανά φίλτρο και άστρο, και συντεταγμένες x,y ) τα αποθηκεύσαμε σε ένα αρχείο Excel. Βλ. Εικ.5

Then we followed the procedure provided from the Faulkes Telescope Project in order to calculate the analysis radio and set it to 18.

Working in groups we started with the photometry, by clicking on a star twice, once on the first and then on the second image. We repeated this method for all the visible stars in two images.

This way we finally selected up to 100 stars and got the Intensity values in both Blue and Visual wavelengths, including the x, y coordinates of each star. The results on the Photometry window were saved as an .xls file. See Fig.5

10 4.2 ÎĽĎ€ÎżÎťÎżÎłÎšĎƒÎźÎżÎŻ

4.2 Calculations

ΣτΡ ĎƒĎ…Î˝Î­Ď‡ÎľÎšÎą θι Î­Ď€Ď ÎľĎ€Îľ νι ÎźÎľĎ„ÎąĎ„Ď Î­ĎˆÎżĎ…ÎźÎľ τΚς ÎľÎ˝Ď„ÎŹĎƒÎľÎšĎ‚ που Ď€ÎŽĎ ÎąÎźÎľ ÎąĎ€ĎŒ τΡ Ď†Ď‰Ď„ÎżÎźÎľĎ„Ď ÎŻÎą ĎƒÎľ ÎąĎ€ĎŒÎťĎ…Ď„Îą ΟξγέθΡ B κιΚ V. ΓΚι ÎąĎ…Ď„ĎŒ, Ď‡Ď ÎˇĎƒÎšÎźÎżĎ€ÎżÎšÎŽĎƒÎąÎźÎľ Ď„Îż Î˝ĎŒÎźÎż του Pogson, Οξ τΡν Ď€ÎąĎ ÎąÎ´ÎżĎ‡ÎŽ ĎŒĎ„Îš ĎŒÎťÎą Ď„Îą ÎŹĎƒĎ„Ď Îą ÎľÎ˝ĎŒĎ‚ ĎƒÎźÎŽÎ˝ÎżĎ…Ď‚ ιπέχουν ĎƒĎ‡ÎľÎ´ĎŒÎ˝ Ď„Îż ίδΚο ÎąĎ€ĎŒ τΡ ΓΡ, δΡΝ. ÎąÎ˝Ď„ÎšÎşÎąĎ„ÎąĎƒĎ„ÎŽĎƒÎąÎźÎľ Ď„Îż Ď†ÎąÎšÎ˝ĎŒÎźÎľÎ˝Îż Οέγξθος Οξ Ď„Îż ÎąĎ€ĎŒÎťĎ…Ď„Îż.

We then had to transform the B and V Intensities taken from the photometry into Absolute Magnitudes for both B and V. For this reason, we used the Pogson law, on the assumption that all the stars in an open cluster are approximately the same distance away (so the apparent magnitude can be replaced by the absolute magnitude).

đ??ľđ?‘ đ?‘Ąđ?‘Žđ?‘&#x; = đ??ľđ?‘&#x;đ?‘’đ?‘“ − 2.5đ?‘™đ?‘œđ?‘”

đ??źđ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘ đ?‘–đ?‘Ąđ?‘Śđ??ľđ?‘ đ?‘Ąđ?‘Žđ?‘&#x; đ??źđ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘ đ?‘–đ?‘Ąđ?‘Śđ??ľ đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘“

đ?‘‰đ?‘ đ?‘Ąđ?‘Žđ?‘&#x; = đ?‘‰đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘“ − 2.5đ?‘™đ?‘œđ?‘”

đ??źđ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘ đ?‘–đ?‘Ąđ?‘Śđ?‘‰đ?‘ đ?‘Ąđ?‘Žđ?‘&#x; đ??źđ?‘›đ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘ đ?‘–đ?‘Ąđ?‘Śđ?‘‰đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘“

4.3 ΕπΚΝέγοντις ÎŹĎƒĎ„Ď Îż ÎąÎ˝ÎąĎ†ÎżĎ ÎŹĎ‚

4.3 Choosing a reference star

Î Ď ÎżÎşÎľÎšÎźÎ­Î˝ÎżĎ… νι ξπΚΝέΞουΟξ ÎŹĎƒĎ„Ď Îż ÎąÎ˝ÎąĎ†ÎżĎ ÎŹĎ‚, ÎľĎ€ÎšĎƒÎşÎľĎ†Ď„ÎŽÎşÎąÎźÎľ τΡ βΚβΝΚοθΎκΡ του Strasbourg astronomical Data Center, κιΚ Î˛Ď ÎŽÎşÎąÎźÎľ Ď„Îż ĎƒÎźÎŽÎ˝ÎżĎ‚ Îœ25. ΕπΚΝέΞιΟξ ένι Ď†Ď‰Ď„ÎľÎšÎ˝ĎŒ ÎŹĎƒĎ„Ď Îż κιΚ ÎşÎąĎ„ÎąÎłĎ ÎŹĎˆÎąÎźÎľ τΚς ĎƒĎ…Î˝Ď„ÎľĎ„ÎąÎłÎźÎ­Î˝ÎľĎ‚ RA, DEC, ιΝΝΏ κιΚ τΚς τΚΟές B κιΚ V (βΝ. ΕΚκ 6,7)

In order to choose the reference star, we visited the Strasbourg astronomical Data Center Site and searched for the open cluster M25.

Then we chose the brightest single star, and recorded its coordinates RA, DEC and both B and V values. See Fig. 6,7

Figure 6, 7: A M25 cluster‘s image on Strasbourg astronomical Data Center on the left. The original stack fits image (on the right) Î•ÎšÎşĎŒÎ˝ÎľĎ‚ 6, 7: To ÎąÎ˝ÎżÎšĎ‡Ď„ĎŒ ĎƒÎźÎŽÎ˝ÎżĎ‚ Îœ25 ĎƒĎ„Îż Strasbourg astronomical Data Center, ĎƒĎ„Îą ÎąĎ ÎšĎƒĎ„ÎľĎ ÎŹ. Το ĎƒÎźÎŽÎ˝ÎżĎ‚ ĎŒĎ€Ď‰Ď‚ ιπξΚκονίΜξτιΚ ĎƒĎ„Îˇ ĎƒĎ„ÎżÎŻÎ˛Îą που Î´ÎˇÎźÎšÎżĎ…Ď ÎłÎżĎ?ν οΚ δĎ?Îż ÎľÎšÎşĎŒÎ˝ÎľĎ‚ fits, ĎƒĎ„Îą δξΞΚΏ.

ÎšÎąĎ„ĎŒĎ€ÎšÎ˝, Ď„ÎąÎšĎ ÎšÎŹÎžÎąÎźÎľ ÎąĎ…Ď„ĎŒ Ď„Îż ÎąĎƒĎ„Î­Ď Îš Οξ ιυτΏ ÎąĎ€ĎŒ Ď„Îż ÎąĎ Ď‡ÎľÎŻÎż Ď†Ď‰Ď„ÎżÎźÎľĎ„Ď ÎŻÎąĎ‚ Οις κιΚ Ď€ÎŽĎ ÎąÎźÎľ τΚς τΚΟές των ÎľÎ˝Ď„ÎŹĎƒÎľĎŽÎ˝ του.

Then we matched this star with the one from our photometry results and got its Intensity values.

11 Στο επόμενο στάδιο επικοινωνήσαμε μέσω email με την ομάδα των Faulkes Telescope και βελτιώσαμε την εργασία μας παίρνοντας τρία αστέρια αναφοράς αντί για ένα (βλ. Εικόνα 8) και δουλέψαμε με το μέσο όρο τους.

After communicating with the Faulkes Telescope Team, we did improvements to our work by using the average offset of three reference stars (See Fig. 8).

Figure 8: The three reference stars we chose, on the right and their values on the left. Εικόνα 8: Στη δεξιά εικόνα φαίνονται τα 3 άστρα αναφοράς, ενώ στα αριστερά, τα μεγέθη τους

4.4 Κατασκευή του διαγράμματος ΧρώματοςΜεγέθους Ξανακάναμε όλους τους υπολογισμούς στο Excel και κατασκευάσαμε το διάγραμμα CMD. Ο άξονας y απεικονίζει το απόλυτο μέγεθος στο οπτικό φίλτρο ενώ ο x το δείκτη χρώματος (βλ. Εικ.9)

4.4 Plotting the Color Magnitude Diagram (CMD) On a spreadsheet we did again the calculations and replotted the CMD. The y axis on CMD represents the star’s absolute magnitude in Visual wavelength and the x axis represents the color index, B-V that determines the color of the star (see Fig.9)

Figure 9: Our CMD of the open cluster M25 on the left. The CMD of the M25 on WEBDA, on the right Εικόνα 9: To Διάγραμμα που κατασκευάσαμε στα αριστερά. Δεξιά το αντίστοιχο διάγραμμα στο WEBDA

12

Η κύρια ακολουθία διαγράφεται καθαρά στο Διάγραμμα.

4.5 Ανάλυση αποτελεσμάτων Σημειώσαμε τις διαφορετικές περιοχές στο διάγραμμα που αντιπροσωπεύουν την ηλικία των αστέρων (Κύρια Ακολουθία, Κόκκινοι Γίγαντες, Λευκοί Νάνοι). Βλ. Εικ. 10

On our CMD, the main sequence can clearly be seen.

4.5 Analysis of the results We indicated the different areas on the CMD (Fig.9) that represent the stages on star’s life (Main sequence, Red Giant, White Dwarfs) See Fig.10

Analyze the results Once students became sure about the reliability of their prototype, they analyze the results on CMD, as followed: They indicated the different areas on the CMD that represent the stages on star’s life (Main sequence, Red Giant, White Dwarfs) Figure 10: Main Sequence stars and a Red Giant in our CMD Εικόνα 10: Αστέρες Κύριες Ακολουθίας και ένας Κόκκινος Γίγαντας, στο Διάγραμμά μας

Παρατηρήσαμε διάφορα αστέρια πάνω στο διάγραμμα μας και βγάλαμε συμπεράσματα για την ηλικία (σε στάδια) την μάζα τους (μικρό/μεγάλοο), το χρώμα του (μπλε/κόκκινοο), την θερμοκρασία τους (κρύο/ζεστόό), και την φωτεινότητα (θαμπό/λαμπρόό). Βλ. Εικ. 11

We also observed several stars in diagram and made conclusions about the age (in stages), the mass (big/small), color (blue/red), the temperature (cold/hot) and luminosity (faint/bright). See Fig.11

13

Figure 11: Conclusions about the stars Εικόνα 11: Εξαγωγή συμπερασμάτων για κάποιους αστέρες

5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ

5. DISCUSSION

Στο τέλος εντοπίσαμε κάποια από τα παραπάνω αστέρια στο πρώτο αρχείο .fits του ανοιχτού σμήνους και καταλάβαμε ότι αυτά τα διαγράμματα δεν υποδεικνύουν την θέση των αστέρων, αλλά άλλα χαρακτηριστικά τους.

We finally indicated some of those stars on the first fits image of the cluster and understood that those diagrams are not maps of the locations of the stars.

Στο διάγραμμα μεγέθους-χρώματος που κάναμε, η Κύρια Ακολουθία διαγράφεται καθαρά και τα περισσότερα αστέρια βρίσκονται σε αυτή. Επίσης εντοπίσαμε ένα μεγάλης μάζας αστέρι που έγινε κόκκινος γίγαντας αλλά κανέναν λευκό νάνο. Υπάρχουν επίσης αστέρια στο επάνω μέρος της κύριας ακολουθίας που εμφανίζονται να είναι πολύ ζεστά και μπλε. Επίσης είδαμε αστέρια που φαίνονται να έχουν αρχίσει να εγκαταλείπουν την κύρια ακολουθία.

On our CMD, the main sequence can clearly be seen, and most stars lie there as expected for an open cluster, because the stars in the cluster are roughly the same age.

We also indicated a massive star that became a red giant, but no white dwarfs. There are also stars on the top of the main sequence that appear very hot and blue. We can also see stars for which we can suggest that they have begun to evolve away from the main sequence.

14

6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ-ΙΣΤΟΓΡΑΦΙΑ/BIBLIOGRAPHY-WEBOGRAPHY Educational material, available on the ISE resources portal  Investigating Open Clusters  The temperature of the stars  Το διάγραμμα Hertzsprung – Russell Educational material, available on the Faulkes Telescope Project resources portal  Photometry of star clusters with SalsaJ  Life Cycle of Stars- Background Information

7. ΧΡΗΣΙΜΟΙ ΣΥΝΔΕΣΜΟΙ/USEFUL LINKS Scholl ‘s blog

http://blogs.sch.gr/lyktycher

Project’s website

http://science-project-gel-tycherou.weebly.com/

Twinspace for eTwinning

http://twinspace.etwinning.net/1747/home

Faulkes Telescope Project

http://www.faulkes-telescope.com/

Inspiring Science Education

http://www.inspiring-science-education.net/

Download SalsaJ

http://www.euhou.net/