Khảo Sát Đặc Tính Một Số Sao Biến Quang Ở Thành Phố Hồ Chí Minh

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp sư phạm vật lý khảo sát đặc tính một số sao biến quang ở thành phố hồ chí minh, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp cụ thể

• Tác giả: Lê Thành Đức
• Người hướng dẫn: TS. Cao Anh Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý
• Đề tài: Khảo Sát Đặc Tính Một Số Sao Biến Quang Ở Thành Phố Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT QUANG TRẮC THIÊN VĂN
• 1.1. Thiên cầu và các đường, các điểm cơ bản trên thiên cầu
• 1.2. Cấp sao nhìn thấy (cấp sao biểu kiến)
• 1.3. Cấp sao tuyệt đối (Absolute Magnitude)
• 2. HỆ KÍNH THIÊN VĂN TAKAHASHI Ở TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ CÁC PHẦN MỀM HỖ TRỢ QUANG TRẮC
• 2.1. Hệ kính thiên văn Takahashi
• 2.2. Các thông số của CCD
• 2.3. Nguyên tắc hoạt động của CCD
• 3. PHẦN MỀM IRAF VÀ CÁC BƯỚC XỬ LÍ ẢNH
• 3.1. Xử lí ảnh CCD
• 3.2. Các bước xử lí ảnh qua phần mềm IRAF
• 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM QUANG TRẮC SAO BIẾN QUANG TRONG TINH VÂN M42 QUA CÁC KÍNH LỌC
• 4.1. Cụm sao M42 qua kính lọc E3
• 4.2. Cụm sao M42 qua kính lọc F2
• 4.3. Cụm sao M42 qua kính lọc F3
• 4.4. Kết luận
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Khảo Sát Đặc Tính Sao Biến Quang Tại Thành Phố Hồ Chí Minh

Khảo sát đặc tính của sao biến quang tại Thành phố Hồ Chí Minh là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong thiên văn học. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các đặc tính sao mà còn cung cấp thông tin về các quá trình vật lý diễn ra bên trong và xung quanh ngôi sao. Việc sử dụng kính thiên văn và phần mềm phân tích hình ảnh hiện đại như IRAF đã mở ra nhiều cơ hội cho các nhà nghiên cứu trong việc khám phá vũ trụ.

1.1. Định Nghĩa Sao Biến Quang Và Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Sao biến quang là những ngôi sao có độ sáng thay đổi theo thời gian. Nghiên cứu về chúng giúp hiểu rõ hơn về sự hình thành và phát triển của các thiên thể trong vũ trụ.

1.2. Lịch Sử Nghiên Cứu Sao Biến Quang Tại Việt Nam

Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể trong nghiên cứu thiên văn học, đặc biệt là trong việc khảo sát các sao biến quang. Các nghiên cứu này đã góp phần nâng cao hiểu biết về vũ trụ và vị trí của Việt Nam trong cộng đồng khoa học quốc tế.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Khảo Sát Sao Biến Quang

Khảo sát sao biến quang tại Thành phố Hồ Chí Minh gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là ô nhiễm ánh sáng, làm giảm khả năng quan sát các thiên thể. Ngoài ra, việc sử dụng thiết bị hiện đại và phần mềm phân tích cũng đòi hỏi kỹ năng và kiến thức chuyên môn cao.

2.1. Ảnh Hưởng Của Ô Nhiễm Ánh Sáng Đến Nghiên Cứu

Ô nhiễm ánh sáng từ các nguồn nhân tạo làm giảm độ sáng của các sao biến quang, gây khó khăn trong việc quan sát và thu thập dữ liệu chính xác.

2.2. Thiết Bị Và Phần Mềm Cần Thiết Cho Khảo Sát

Việc sử dụng kính thiên văn Takahashi và phần mềm IRAF là rất cần thiết để phân tích hình ảnh và đo đạc độ sáng của các sao biến quang. Tuy nhiên, việc làm chủ các công nghệ này không phải là điều dễ dàng.

III. Phương Pháp Khảo Sát Sao Biến Quang Tại Thành Phố Hồ Chí Minh

Phương pháp khảo sát sao biến quang bao gồm việc sử dụng kính thiên văn để chụp ảnh và phân tích hình ảnh bằng phần mềm chuyên dụng. Các bước này giúp xác định độ sáng và các đặc tính khác của ngôi sao. Việc áp dụng các phương pháp này đã mang lại nhiều kết quả khả quan.

3.1. Sử Dụng Kính Thiên Văn Takahashi Trong Nghiên Cứu

Kính thiên văn Takahashi được sử dụng để chụp ảnh các sao biến quang. Thiết bị này cho phép thu thập hình ảnh với độ phân giải cao, giúp phân tích chính xác hơn.

3.2. Phân Tích Hình Ảnh Bằng Phần Mềm IRAF

Phần mềm IRAF được sử dụng để xử lý và phân tích hình ảnh thu được từ kính thiên văn. Phần mềm này giúp xác định độ sáng và các thông số khác của sao biến quang.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Sao Biến Quang Tại Thành Phố Hồ Chí Minh

Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy có nhiều sao biến quang với các đặc tính khác nhau. Việc phân tích dữ liệu đã giúp xác định được chu kỳ sáng và biên độ dao động của các ngôi sao này. Những thông tin này rất quan trọng cho việc hiểu rõ hơn về các quá trình vật lý diễn ra trong các ngôi sao.

4.1. Phân Tích Kết Quả Từ Các Sao Biến Quang Đã Nghiên Cứu

Các kết quả cho thấy sự biến đổi độ sáng của các sao biến quang có thể dao động từ 15 đến 17 cấp sao, cho thấy sự đa dạng trong các đặc tính của chúng.

4.2. So Sánh Kết Quả Với Các Nghiên Cứu Khác

Kết quả nghiên cứu được so sánh với các nghiên cứu khác trên thế giới, cho thấy sự tương đồng và khác biệt trong các đặc tính của sao biến quang.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Sao Biến Quang

Nghiên cứu về sao biến quang tại Thành phố Hồ Chí Minh đã mở ra nhiều hướng đi mới cho các nghiên cứu thiên văn học. Những kết quả đạt được không chỉ có giá trị khoa học mà còn có thể ứng dụng trong giáo dục và phổ biến kiến thức về thiên văn học.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Trong Giáo Dục

Nghiên cứu này có thể được sử dụng để nâng cao nhận thức về thiên văn học trong cộng đồng, đặc biệt là trong giới trẻ.

5.2. Hướng Đi Tương Lai Trong Nghiên Cứu Sao Biến Quang

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển công nghệ quan sát và phân tích hình ảnh, nhằm nâng cao độ chính xác trong việc khảo sát các sao biến quang.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH “. Lê Thành Đức KHAO SÁT DAC TÍNH MOT SO SAO BIEN QUANG Ở THÀNH PHO HO CHÍ MINH Thành phố Hỗ Chí Minh - 05/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO —~ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH ---Cƒ@®GÑ2--- Lê Thành Đức Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS. Cao Anh Tuấn Thành phố Hồ Chí Minh - 05/2021 NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC HQI DONG CHAM KHOA LUAN TOT NGHIEP CHU TICH HOI DONG LỜI CẢM ƠN Đề tai “Khao sát đặc tính một số sao biến quang ở Thanh phố Hỗ Chi Minh” là nội dung em chọn dé nghiên cứu và làm khóa luận tốt nghiệp. Với dé tài này yêu cau, đòi hỏi vẻ trình độ ngoại ngữ, tin học vì những nội dung nghiên cứu bao gồm phan mém IRAF chạy trên hệ điều hành LINUX và một số tài liệu tham khảo nước ngoài, Dé hoan thành quá trình nghiên cứu và hoàn thiện khóa luận này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thay Cao Anh Tuấn — khoa Vật lí — Trường Đại học Sư phạm Thanh phố Hồ Chi Minh.

Thay đã trực tiếp truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, chỉ bảo tận tình và nhiệt tình hướng dẫn cho em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu. Em cảm thấy rất vinh dự được Thầy hướng dẫn vì qua việc hướng dẫn của Thay, em mới biết được sự quan tâm và luôn tạo điều kiện tốt nhất dé em hoàn thành khỏa luận tốt nghiệp nảy. Ngoài ra em xin chân thành cảm ơn các Thay, Cô trong khoa Vật lí đã đóng góp những ý kiến quý báu cho khóa luận tốt nghiệp này. Cuỗi cùng, em xin cảm ơn những người thân, bạn bè đã luôn bên em, động viên em hoàn thành khóa luận này.

Trần trọng cảm ơn! Thành pho Hỗ Chí Minh, ngày 01 tháng 05 năm 2021 Sinh viên thực hiện Lê Thành Đức MỤC LỤC 0090010012100. CƠ SỞ LÍ THUYET QUANG TRAC THIÊN VĂN.1 Thiên cầu va các đường, các điểm co bản trên thiên cầu.--- 8 V1 CBG Bộ ita GG.2 tia Etduang ACG HAN WHI ssw sssessiesssvsssvsvaccossavivscssssenscvassvsasvvncsaveccsssovenscsine 12 19, 5.1 Cấp sao nhìn thay (cấp sao biểu kiến).2 Cấp sao tuyệt đôi (Absolute Magrnitud€). HH nh Hàn no Hà ho Hà cọ HH tư Họ 14 Í,ÑIO0I(D (BE ]!t15500155311550315533555355858355665556588585585651855318688138851585813868585856839855355589385953588538858 15 1.1 Dai cương VE $a0. c2 SE 21011151111 111 2111 111071110210 15 111 111111 cty 15 1 4D Sista UMARhse sasvsnscianesnnessscossivonssssassenesenassauscssscosnicanisonsssesssesasevessvaseoiice 15 CHƯƠNG 2.

HE KÍNH THIEN VAN TAKAHASHI Ở TRUONG DAI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH VÀ CAC PHAN MEM HO TRỢ QUANG TRÀ (uaaoonnioniinnnniiiiinniititii00181111018510830111831858588885351861015813888385838838885188330581388838583883888 20 2.1 HE kính thiên văn Takahashi cisississssssscssssscssssssssaasssssssacassaassaacissesassaasveensseccassaass 20 LP CCD |CÔ|IlỆẨÔ!::ii2516:221210531315313131130536155555586555858558513ã535ã685858858558353883138853888558838558353585858 21 2.1 Các thông số của CCD €aieFa.2 CAU ta0 CCD n6.3 Nguyên tắc hoạt động của CCD.Phượng pháp xử Ui ản:.:--:::-::::-ccccccccssicszsirsi2n222211252212523732535565355553555555855325558 26 28 Pini orig damp) tM UTAeN cs cscecccosceccs secccucesceassczase aces occstezbesecestecasssdeezenasteass 26 Be: PhidnieiBHADGIIRHETTAS-s.csc soi cn6250042917025170235012451223100251301511043101630016590583473885/32 26 CHƯƠNG 3. PHAN MEM IRAF VÀ CAC BƯỚC XU Li ẢNH. ssisiii:21101221000201109002211822160838030361422038211300000102823230185023990420803210018 28 32-20 UIẾT Hài Ì!HTÌlks:s5x5s52:9165713555i25958151955521583512959135353143538535853183883158557385551555935518353187885195 28 3.1 Xữ binh ảnh CED [1 0).2 Các bước xử li ảnh qua phần mềm IR.e© 5c ©2sseccvseccrvcee 34 CHƯƠNG 4. KÉT QUÁ THỰC NGHIỆM QUANG TRAC SAO BIEN QUANG TRONG TINH VAN M42 QUA CAC KINH LQC.cccccssssessssessssssssssssseessssecesssess 47 đ'II20736ñ0iM42:008/KIHiHIGEIE2icsiciiaiiiisiitiiiiiisiiiiitiiiiiti4411605101291101201143160135155216353518 47 4.2 Cụm sao M42 qua kính lọc E3.

ác SH ng HH ng nghe49 4.3:Cụm sao M42 qua Kính lot ÊÁ(:::::¡::::c:ci:esciicniieniiiroiiiinniisSii2820128351225351355585818888537 32 4.4 Kết luận TÀI LIEU THAM KHẢO. 2 SG St 4 E23 SE 3411 4 E111 15111211111 2311 222112 x2. Đanh mục hình ảnh Hình 1.1 Các đường, điểm cơ bản trên thiên cầu.s-- 55 662cc sccvtccxccsrrrsee 9 Hình: 132) HỆ tọa độ chân(HỒI:::icoccoccooooioiioiitoiotoioitiotitiiitiiittiG111281111018116311851088 10 Hinh I3 Hệ tọa độ XÍCH Ga sciissssciscssssssssescssscesssssassaassescsseesssveaisassasseasseseassescsveesseoss 1] Hình 1:4 Hệ tọa độ Hoàng 400 ssiccsscscssssssissscisascisesssisoasscensssoasascaisscssseccsvesssiseasseessie 1] Hình 1.5 Đường cong ánh sang đơn Bian.6 Đường cong ánh sáng của hệ sao đôi (Sao biến quang do che khuất).7 Đường cong ánh sáng của siêu tân tỉnh.---ssccce«xeceeeeeeereere 18 Hinh 2:1) Hệ inh thién văn Takahashi. sci scccissccissccissacissacissacsssacissacssaassssacssoaesoas 20 Hình 2.2 Bộ chân dé kiểu xích đạo.3 Số tay Thiên văn COD; Howell.2 Hinh2:4 GCDISTE::---s--::::::::scisiiiiiiiiiioiiiitiii1115121113331203313605128331383333823353233522335 22 Hình 7:5 (inifpr6in(UD 000661000006 20021 00016602062 23 Hình 2.6 Quá trình electron của từng điểm ảnh lần lượt được chuyên đến bộ phận (QC |EHAI|E ¡gigi8123151831113555135313595153955358158555183555853885118823588485853533838538578585189831385253855 24 Hình 2.7 Giao diện phần mềm CCDsoft và thẻ điều khiên Camera.

24 Hinh/2:8 :GCDIHG¡¡:::¡¡:¡:s¿iiciiicciiniciitiiiitiiiitiiiiii11414411021121321113831128163382555536333138ã55 25 Hình 2.9 Thứ tự ban kính Ry, R2 và R. Q SLn SH nh nà, 26 Hình 3.1 Hình ảnh CCT.- nh Hàn HH HT Hàn Hà ngày 28 Hình 3.2 Quá trình xử lí ảnh.svcssseieeiirireiieriririiiririrrir 29 Hình 33 Ví dụ OverScan Bias Quang phô khe dai cho ESO 435-G20 sử dụng Bồ 2. @DBS cciiisiigiosoiosiiiisiiiisitii3115133111331303511833155855185815333385331855335 8858 29 Hình 3.4 Hình ảnh đã được pixel fÏat. -- cà cà St xsseervrreerrerrrrerrrree 31 Hình 3.5 Hình anh mô ta quá trình flat piXeÌ.- 5-55 ss<<xs<sxeeeexeesesees 31 Hình 3.6 Hình anh Bias của SA98.

HH ngu ngư.7 Hinhidnh Darkcla 'SAQS:.8 Hình ảnh Dai V- flat của SA98.eeseeesee 33 Hinh 3) Anii(BDISA Ea rnnnarnrrinrnraenarreannerrerer 33 Hình 3.10 Ảnh SA 98 đã được xử ÌÍ.- - 5< St SE ExSEEEEEE SE xe cExcrkceerree 34 Hình 3.11 (Các thông số darkcombinie.sccssssesssossssassosescssassssscasssvasssnassonacosnons 35 Hinh 3017 Asai Beat hasssasessacssssssssasssssaazazzscasscssnsscosssssusosaunssansnnsconeaospeasscesnonsnsousse 36 Hình 3.13 Cac thông sô flatcombine.- << Ă HH HH hư 37 Hình 3.14 Anh Flat Tinh vân M42 qua kính lọc F2.15 Ảnh Flat Tinh vân M42 qua kính lọc E3.S«Ăcc<cx<e, 38 Hình 3.16 Anh Flat Tinh vân M42 qua kính lọc F4.18 Tỉnh vân M42 trước khi xử ÌÍ. 5s SH tưới 42 Hình 3.19 Tinh vân M42 qua kính lọc F2 được xử lí hoàn chỉnh.20 Tinh vân M42 qua kính lọc F3 được xử lí hoàn chỉnh.21 Tinh van M42qua kính lọc F4 được xử lí hoản chỉnh.22 Đồ thị biểu điễn đường phân bó Gauss ngôi sao trong cụm sao M42 .23 Đồ thị biểu dién đường phân bố Gauss ngôi sao trong cụm sao M42 .1 Các ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42 qua kính lọc F2.2 Các ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42 qua kính lọc F3.3 Các ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42 qua kính lọc F4. 52 Danh mục kí hiệu và chữ viết tắt A: Độ phương. Asp: Mật độ số đếm.

A/D: Anolog — to — digital (bộ chuyền đổi tín hiệu điện thành tín hiệu sô). ADU: Đơn vị tín hiệu. CCD: Charge - Coupled Devices. d: Khoảng cách từ Trái đất tới ngôi sao.

E: Dộ rọi của sao. FWHM: Full Width at Half Maximum (Bề rộng một nửa chiều cao của tông số điểm của sao). f: Tan số photon. h: Góc tính từ đường chân trời lên thiên thé.

IRAE: Interactive Reduction and Analysis Facility. L: Độ trưng cua sao. M: Cap sao tuyệt đối của sao. MFWHM: Bè rộng chiều cao một nửa tối đa.

m: Cấp sao nhìn thấy của sao. Nap: Tong số đếm trong diện tích chứa ngôi sao. Sky: Diện tích vòng tròn chứa ngôi sao. tep: Thời gian phơi anh.

¢: Năng lượng photon. Đanh mục biểu bản Bang 1.1 Dộ sáng của một nguồn sáng năm 1995,. co tin s1 csrreg 17 Bang 4.1 Số đếm của các ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42 qua kính LQG FD :ontiioogii2t5055311253535261515513583536535355813558355653839ã686955368383885538565385513885885835565359ãg38 48 Bang 4.2 Bang số liệu (cấp sao i/cấp sao 3) của ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42 qua kính lọc: F2. - 5< ssv ng ng ng ng greg 48 Bảng 4.3 Số đếm của cácngôi sao được quang trắc trong cum sao M42.4 Bảng số liệu (cấp sao i/cap sao 3) của ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42 qua kính lọc F3.

ng ng ng re 51 Bang 4.5 Số đếm của các ngôi sao được quang trắc trong cụm sao M42.6 Bảng số liệu (cấp sao i/cấp sao 3) của ngôi sao được quang trắc trong cụm sao!M42:quaikinhil0efFl::::::;:::::::::::cciiiiiiiiiiiiiii11111319453404112933326538 2938 53 PHAN MỞ DAU Lido chon dé tai Từ thời xa xưa, nhân loại đã quan sát, tìm hiểu vé bau trời để phát biện ra những hiện tượng thiên văn mà họ áp đặt rằng nó liên quan đến số mệnh của con người. Họ cho rằng vũ trụ được thần thánh hóa, mỗi ngôi sao trên bầu trời ứng với một vị thần trên tran gian. Nhung hau hết các nhà thiên văn thời xưa chi quan sát bau trời và các hiện tượng nhật thực, nguyệt thực hay chỉ bằng mắt thường họ phát hiện một số ngôi sao đột nhiên xuất hiện rồi sau đó biến mat trong vòng vải tháng. Cách đây cỡ 400 năm, Galileo Galilei là nhà khoa học tiên phong sử dụng kính thiên văn dé quang trắc bau trời.

Tuy chiếc kính đơn sơ nhưng ông đã đưa ra kết quả làm đảo lộn quan niệm vũ trụ của thế ki XVII. Quang trắc là phép do cơ ban của thiên văn quan sát thực nghiệm. Giúp ta biết được năng lượng của thiên ha, cum sao, sao và thiên thể ở xa trong vũ trụ gửi đến kính thiên văn từ đó ta có thé xác định cấp sao. Từ cấp sao và kết hợp một số phương pháp khác ta có thé đo đạc khoảng cách sao đến Trái Dat, đo khối lượng va tính tudi sao.

Sao biến quang là sao có độ sáng thay đôi theo thời gian. Sao biến quang có chu kì sáng thay đôi đều đặn hoặc không đều đặn. Chu kì biến đổi sáng từ vai giờ đến hàng năm. Biên độ dao động của độ sang có thé đao động từ 15 - 17 cấp sao.

Việc nghiên nghiên cứu sao biến quang giúp ta biết được các quá trình vật lí diễn ra bên trong và xung quanh ngôi sao. Đồng thời cung cấp các thông tin về quá trình hình thành các thiên thê trong vũ trụ. Như tất cả mọi người, ai cũng từng một lần ngắm sao trên bầu trời về đêm. Em cũng thế, em thích khám phá bên trong lòng vũ trụ ngay từ lúc đi học.

Đó cũng là nguồn cảm hứng dé theo đuôi đam mê về Thiên văn học và muốn tìm hiểu sâu hơn. Thật vinh dự khi được thay hướng dẫn về Thiên văn học chọn đẻ tải khóa luận tốt nghiệp “Khao sát đặc tính một số sao biến quang ở Thành phố Hồ Chí Minh”. Mục đích của đề tài: Sử dụng kính thiên văn Takahashi chụp ảnh sao biến quang và xử lí hình ảnh bằng phần mềm IRAF. Sau đó so sánh kết quả với một luận văn hay khóa luận khác xử lí hình ảnh bằng phần mềm khác.

Mục tiêu của đề tài Đo cấp sao nhìn thấy của sao biến quang chụp bằng kính thiên văn Takahashi và so sánh các kết quả thu được. Đối tượng Sử dụng kính thiên văn Takahashi, CCD dé chụp ảnh sao biến quang. Dùng phần mềm IRAF phân tích, xử lí hình ảnh, do cấp sao của sao biến quang. Phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu kính thiên văn Takahashi ở Trường Đại học Sư phạm Thành pho Hồ Chi Minh, CCD va phan mềm IRAF trên hệ điều hành Linux.

Phương pháp nghiên cứu Lí thuyết thu thập và xử lí thông tin từ sách, báo, luận văn.và trao đôi với GVHD. Thực hành chụp ảnh sao biến quang bằng kính thiên văn Takahashi và CCD.