"

2 Chapter 2 – How do you measure stars?

OpenStax Astronomy Chapter 19: Celestial Distances

OpenStax Astronomy Chapter 17: The Brightness of Stars

OpenStax Astronomy Chapter 5: Radiation and Spectra

Distance to Stars – Parallax

Section 19.2

 

I.                                                        the                                                           to Stars

A.                                                                                         : brains                                                                from the                         and                                           eyes to estimate nearby                                                           

1. Only works for                                             distances (about 10 yards), because limited by distance between your eyes

B. Astronomers                                                                           from Earth                                                    apart to find                                    to                                               stars

1. As                                       orbits the Sun, its                                                changes

2.                                        like nearby stars                                         their positions against                                                     stars

3.                                              gives the biggest                                                     in viewpoint and most accurate distance

 

II.                                                                   

A.                                            in                                            position of an object                                          by a change in the                                         of the                                                                  

B. Only                                               way to measure                                                to a nearby star

1. There are other indirect ways to measure distance to stars that are                                              away

C.                                                                              : angle made between Sun,                                          and                                        

D. Parallax Angle is                                                             proportional with                                                                

1. Angle gets                                              as distance gets                                              

E. The                                                                   angles of real stars are                                             

1. Use                                                    instead of degrees to measure the angle

2.                                                        = 1/60 of a degree and                                           = 1/60 of an arcminute or 1/3600 of a degree

F.                                                      : distance at which                                                       angle equals                                                  

1.                 parsec (pc) = 19                                     miles or 3.3 light-years (ly)

G. If parallax angle is                                                         arcsec, then distance                                                  than 1 pc

1. Because                                  parallax angle means                                              distance

H. Can                                                                 parallax for stars to a few                                          parsecs (1000 ly)

 

Which of the following stars is closest to us?

A. Procyon (parallax angle = 0.29”)
B. Ross 780 (parallax = 0.21”)
C. Regulus (parallax = 0.04”)
D.  Sirius (parallax = 0.38”)

 

 

Brightness of Stars – Magnitudes

Section 17.1

 

III.                                                        of a Star

A.                                                                depends on your                                                      from an object

1.                                               away, looks                                     

2. Example:                                                             

B.                                                            is measured in                                                        

1.                                        objects have a                                              magnitude

2.                                              (logarithmic) scale: magnitude of                  is about                  times                                         than magnitude of                     

3.                                                         of magnitude for stars

C.                                                                                 : how                                  the star                                                         in the sky

1.                                            number is                                           and can be                                       

a. Example: Full moon has a magnitude of                                             

2. Hipparchus classified brightest stars he could see as                           magnitude and faintest as 6th magnitude

3. On modern scale, brightest star (Sirius) actually                           

D.                                                                                 : how bright the star                                    at a                                     of                                        parsecs from us

1. Puts                              stars in                                                                so can                                            brightness

2. This gives us an objective scale or ruler

 

Vega has an apparent magnitude of 0.03. If it were physically moved twice as far from Earth as it is now, which of the following would occur?

A. Apparent magnitude number would increase
B. Apparent magnitude number would decrease
C. Apparent magnitude number would stay the same

If a star has an apparent magnitude of 2.0 and an absolute magnitude of 2.0, what is the distance to the star?

A.  1 parsec
B.  2 parsecs
C.  10 parsecs
D.  20 parsecs
E.  Need more information to figure out distance.

 

Brightness of Stars – Luminosity

 

IV.                                                                 

A. A star’s                                                       brightness

1. The                                   at which a star                                                      

B.                                            (Magnitude) depends on both                                         and                                       

1. A                         star could have a                       luminosity                  be                             away

C. Measure in units of                                                                               (Lsun)

1. The                                  luminosity =                                               

2. 1 Lsun = 4 x 1026 Watts = 3000 trillion light bulbs

3. The most luminous stars are                          (1,000,000) Lsun  and the least luminous are                         Lsun

4. More                                                           stars than high-luminosity

 

Colors of Stars

How do we measure luminosity?

Section 17.2

 

V.                                                                                                                          

A. Measuring the                                 of a star tells us the                                            temperature

1. Then, can also figure out                                               for most stars (HR Diagram)

B.                                                                 : “Hotter means                                        

1. Blue is also usually                                      luminous

2. Blue is                                     than                                   which is hotter than                               

C. Stars emit                                                                   light too

1.                                            stars give off more                                                           light, and are more luminous overall

2.                                          stars emit more                                                   light

3.                              stars are                                            than the Sun, very hot are rare

 

How do we measure color? 

Section 5.5 

 

VI.                                             and Light

A.                                                   are                                                           charged particles around a nucleus of an atom

1.  Electrons surround the nucleus in a                                                       , not distinct orbits

B. Electrons can only have certain                                                amounts of                                               

1.                                           energies are                             allowed

2. Analogy:                                                                                    

C. Amounts of energy, or                                                                         , are                                             for every                              

D. Atoms can                                            or                                     light when electrons                                      energy levels

 

Which of the following is a true statement about electrons?

A. Electrons are positively charged particles in the nucleus of an atom.
B. Electrons move freely inside the nucleus of an atom.
C. Electrons have specific amounts of energy unique to a particular type of atom.
D. Electrons can only absorb light, not emit it.

 

 

VII.                                                          and                                                            Lines

A.                                              : electron                                         to a                                               energy level

1. Lost energy                                                as a packet of light called a                                   

2. Photon’s                                          determines its                                           and                                      

a.                                    energy is                                 

b.                                          atoms emit different                                        of light

3. Happens all the time, spontaneously, no trigger

4. Example:                                                                     

B.                                                               (Excitation): electron goes                                  to a                                    energy level

1. Photon                                               to                                                electron

a.                                           disappears and                                               gains energy at same time

2. Photon’s energy must                                   energy                                                  between the two                                   

a. Photons with                                           energies are                                                                        

 

When an electron drops to a lower energy level, what happens?

A.  A proton is emitted from the nucleus
B.  The electron disappears
C.  A photon is absorbed
D.  A photon is emitted

 

Section 5.3 

 

VIII. Types of                                         

A.                                                                         : light from an object                                                   over                 wavelengths

1. Like a                                                    from a prism

B.                                                                           :                                                         on dark background, from                   gas emitting specific                                           photons

1. Color/wavelength of light emitted determined by photon’s                                          (difference between energy levels)

C.                                                                                                                                         (missing colors) on continuous spectrum from                                                           gas absorbing photons with a                                               energy/color/wavelength

D.                                                     lines for each type of atom (element)

 

IX.                                                        Spectra

A.                                           produce light/energy at                                                                    by fusion in their cores

B.                                       light                                                      by atoms in outer layers or                                                  of star producing an                                                                           

C. Use absorption lines to determine a star’s                                                                                                                                

 

Which type of spectrum would you see if you look at the light from a hot low density gas such as an interstellar cloud?

A. Dark line absorption spectrum
B. Bright line emission spectrum
C. Continuous spectrum

 

Tutorial Activity – Parallax

1. Draw a straight line connecting the Earth and the star to make a triangle with the Sun, Earth and star on the figure below. The parallax angle is the angle closest to the star. Label it on your diagram.

2. If the distance to the star is 1 parsec, how big is the parallax angle?

 

 

3. Draw another star on the diagram that is farther away (by an inch or two) than the star shown. Draw a straight line connecting Earth and the star just as you did before. Label the parallax angle for the second star.

 

4. Is the parallax angle for the farther star bigger or smaller than the first one?

 

 

5. How does the distance of the second star compare to the distance of the first one?

 

 

Tutorial Activity – Spectra

“Elementary Astronomy Worksheet Handout 10: Light, Spectra” (modified by Kaisa E. Young) by Catherine Whiting via OER Commons, licensed under CC BY 4.0 https://oercommons.org/courses/elementary-astronomy-worksheets

 

1. What causes an atom to emit light?

 

 

2. Make a sketch or clearly describe each type of spectrum and give an example of an object or situation that would emit such a spectrum.

• Continuous

 

 

• Emission Line

 

 

• Absorption Line

 

 

3. Why does an absorption spectrum reveal the chemical composition of an object?

 

 

 

4. What kind of spectrum do we see from the Sun and other stars? Why?

 

 

 

 

License

Icon for the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Astronomy of Stars and Galaxies Copyright © by Kaisa Young is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, except where otherwise noted.