Stelle Variabili

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Associazione Astrofili Alta Valdera STELLE VARIABILI 28 Gennaio 2010 Paolo Bacci

Le stelle... : 

Le stelle...

Le stelle nascono vivono e muoiono... : 

Le stelle nascono vivono e muoiono...

Mira : 

Mira 1572 Tycho osserva una stella nova in Cassiopea più luminosa di Venere. 1596 agosto – David Fabricus scorse nella costellazione della Balena una “nuova” stella. 1604 Klepero osserva una stella nuova in Ofiuco 1609 Fabricus rivede splendere la “sua” stella. In seguito fu denominata “Mira Ceti”. 1668 Geminiano Montanari scopre la variabilità della stella ALGOL nel Cigno. (stella binaria)

storia.... : 

storia.... 1840 le variabili scoperte erano ben 23 ! 1856 Pogson introduce la scala delle magnitudini. Argelander stabilisce il metodo per la stima dello splendore di una stella 1875 fu pubblicato un catalogo con 143 stelle variabili.

… eppur si illumina... : 

… eppur si illumina... Le stelle variabili sono stelle che cambiano di luminosità. Le stelle sono spesso variabili quando sono molto giovani oppure molto vecchie. La variabilità può essere dovuta a cause intrinseche alla stella (espansione, contrazione, eruzione, etc.), oppure a fattori esterni come le eclissi di due o più stelle.

Tipi Variabili : 

Tipi Variabili Cepheids (Period: 1-70 days; Amplitude of variation: .1 to 2.0 mag.) RR Lyrae (Period: .2 to 1.0 days; Amplitude of variation: .3 to 2 mag.) RV Tauri (Period: 30-100 days; Amplitude of variation: up to 3.0 mag) Long Period Variables (LPVs)(Period: 80-1000 days; Amplitude of variation: 2.5 to 5.0 mag.) Semiregular (Period: 30-1000 days; Amplitude of variation: 1.0 to 2.0 mag.) Supernovae (Period: none; Amplitude of variation: 20+) Novae (Period: 1-300+days; Amplitude of variation: 7-16 mag.) U Geminorum (Period: 30-500 days: Amplitude range variation: 2-6 mag.) R Coronae Borealis (Period: irregular; Amplitude of variation: up to 9 mag.) Eclipsing Binary

eclissi... : 

eclissi... Le variabili ad eclissi. La variazione di luminosità è dovuta al ripetersi di un eclisse.

CEFEIDI : 

CEFEIDI Le variabili cefeidi pulsano con periodi tra 1 e 70 giorni, con variazioni luminose tra 0.1 e 2 magnitudini. Queste stelle massicce hanno luminosità elevata e sono di tipo spettrale F al massimo e tra G e K al minimo. Più la classe spettrale di una Cefeide è avanzata, più lungo è il periodo. Le Cefeidi obbediscono alla relazione periodo-luminosità. Le variabili Cefeidi possono essere buoni candidati per progetti osservativi per studenti poiché sono luminose ed hanno periodi brevi.

Candela Standar : 

Candela Standar Nel 1912 H. Leavitt scoprì nella piccola Nube di Magellano 25 cefeidi, di ognuna delle quali determinò il periodo. Più il periodo era lungo, più la stella era luminosa. il periodo delle cefeidi aumenta all’aumentare della magnitudine assoluta. Fu quindi possibile stabilire una curva periodo-luminosità. Se tutte le cefeidi dell’universo si comportano allo stesso modo, Osservate due cefeidi di uguale periodo, si può supporre che abbiano uguale magnitudine assoluta.

Irregolari : 

Irregolari Queste stelle hanno un periodo irregolare. Dopo lunghi momenti in un certo stato improvvisamente si “accendono” per periodi brevi. V1006 Cyg 2007 08

Novae : 

Novae Questi sistemi binari ravvicinati consistono di una nana bianca in accrescimento come stella primaria e di una stella di sequenza principale di piccola massa (un po’ più fredda del Sole) come secondaria. La sintesi nucleare esplosiva sulla superficie della nana bianca, causata dal materiale accumulato proveniente dalla secondaria, fa sì che il sistema aumenti di luminosità da 7 a 16 magnitudini in tempi da 1 a diverse centinaia di giorni. Dopo l’esplosione la stella si indebolisce gradualmente, tornando alla luminosità iniziale in diversi anni o decenni.

SuperNovae : 

SuperNovae Queste stelle massicce mostrano improvvisi, drammatici e conclusivi aumenti di luminosità, fino a 20 o più magnitudini, come conseguenza di un’esplosione stellare catastrofica

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NGC 7789

Magnitudine : 

Magnitudine Nel 127 a.C., Ipparco scrisse il primo catalogo stellare, comprendente circa un migliaio di stelle, dove l'autore indicava le più luminose come stelle di 1a grandezza e quelle appena visibili come stelle di 6a grandezza. Magnitudine (dal latino Magnitudo,inis=grandezza) si intende la misura della quantità di luce che ci arriva da un corpo celeste (stelle, galassie, nebulose...). Questa quantità di luce dipende da molti fattori come la distanza dell'astro in questione, la sua grandezza, la sua temperatura ecc. La scala è di tipo geometrico, ovvero la stella di magnitudine apparente 1 non è 5 volte più luminosa di una di magnitudine 6 ma ben 100 volte.

Luminosità : 

Luminosità

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AAVSO Un Telescopio Virtuale per l’Osservazione di Stelle Variabili Impara come divertirti nel fare osservazioni di stelle variabili!

Cosa imparerai : 

Le supernovae sono stelle Variabili! Cosa imparerai Questa esperienza di studio necessita di almeno 15 minuti. Oltre alla stima della luminosità di una stella, imparerai come trovare una stella variabile con le carte dell’AAVSO.

Cosa imparerai : 

Constant (comparison) star Variable star Dati di luminosità stellare ottenuti con un CCD dal Socio AAVSO Lew Cook Cosa imparerai Vedremo come dati scientifici possono essere usati anche se contengono “errori”. Imparerai come le tue osservazioni possano essere veramente importanti, e come migliorarle nel tempo.

Le teorie in Astronomia necessitano di dati! : 

(Time) Le teorie in Astronomia necessitano di dati! La misura della luminosità delle stelle è stata ed è alla base di molte scoperte che gli astronomi hanno fatto sull’Universo e per confermare o per suggerire teorie scientifiche.

I dati sono l’informazione ottenibile dagli strumenti : 

I dati sono l’informazione ottenibile dagli strumenti Gli astronomi usano vari tipi di strumenti per eseguire la misura della luminosità delle stelle. Il risultato di questo tipo di misura viene chiamato dato fotometrico. La fotometria è quindi sinonimo di misura della quantità di luce.

I tuoi occhi sono il tuo strumento fotometrico : 

I tuoi occhi sono il tuo strumento fotometrico Tra poco inizierai ad usare i tuoi occhi e ad imparare una tecnica particolare per eseguire misure fotometriche. La tecnica è chiamata: interpolazione delle magnitudi.

Cos’è l’interpolazione? : 

Cos’è l’interpolazione? L’interpolazione è una procedura di stima basata sulla comparazione di una grandezza incognita con due valori noti, uno più piccolo e l’altro più grande. L’interpolazione è un fatto quotidiano che ognuno di noi usa incosciamente!

Interpolazione : 

Interpolazione L’indicatore del livello di benzina del serbatoio della tua auto è tra 1/4 e vuoto. Tu interpoli e la misura risultante è 1/8 di serbatoio pieno:è tempo di fare benzina!

Interpolare la magnitude stellare : 

Interpolare la magnitude stellare Fare una stima di luminosità di una stella in teoria è facile ma richiede un pò di pratica. Noi chiamiamo la misura della luminosità delle stelle magnitudine.

Interpolazione della magnitudine : 

Interpolazione della magnitudine Noi stimiamo la luminosità delle stelle variabili usando almeno due stelle di magnitudine nota: una più luminosa della variabile, l’altra meno luminosa. Tali stelle sono dette stelle di confronto. La galassia in Andromeda (C. Pullen)

Interpolazione della magnitudine : 

Come nell’esempio dell’indicatore del livello di benzina, se la luminosità di una stella variabile sembra circa a metà tra la luminosità di due stelle di confronto, l’una di magnitudine 5.0 e l’altra di magnitudine 6.0, quale sarà la magnitudine della stella variabile? La nebulosa del Granchio (foto C. Pullen) Interpolazione della magnitudine

Interpolazione della magnitudine : 

La magnitudine tra 6.0 e 5.0 è Interpolazione della magnitudine 5.5 Giusto!!!

Come trovare una stella variabile : 

Come trovare una stella variabile L’AAVSO ha pubblicato migliaia di carte celesti usate per rintracciare e stimare la magnitudine delle stelle variabili. Poiché tutti gli osservatori dell’AAVSO usano le stesse carte, i risultati ottenuti sono ripetibili e comparabili tra di loro.

Scheda osservativa : 

Scheda osservativa Un esempio di scheda osservativa dove annotare le proprie osservazioni

Come trovare una stella variabile : 

Una copia della carta celeste che tra poco userai è riportata qui di fianco. E’ la carta per identificare e stimare la stella variabile W Cygni, una stella luminosa che puoi osservare anche con un semplice binocolo. Prima di tutto, facciamo qualche prova su come fare l’interpolazione e su come usare la carta celeste. Come trovare una stella variabile

Stella variabile e stelle di confronto : 

Stella variabile e stelle di confronto Vedi l’esempio riportato qui di lato. La variabile è indicata con il crocicchio. La magnitudine di ogni stella di confronto è riportata sulla carta vicino ad ognuna di essa (64, 51, 91, etc.).

I punti decimali potrebberoindurre in errore : 

I punti decimali potrebberoindurre in errore Le magnitudini delle stelle sono riportate come numero formato da una parte intera ed un decimale. Sulle carte, però, il punto non è stampato per evitare che venga scambiato per una stella. Così, le magnitudini stampate sono realmente pari a 6.4, 5.1, 9.1, etc.

Un grande numero per magnitudine è stella debole, un grosso punto è stella luminosa! : 

Un grande numero per magnitudine è stella debole, un grosso punto è stella luminosa! Più luminosa è una stella, più piccolo è il numero che ne indica la magnitudine. La magnitudine di 5.1 indica una stella più luminosa di una di 6.4. Sulla carta, nota che la stella più luminosa è indicata con un punto più grosso.

Fai la tua prima stima : 

Fai la tua prima stima Ordina le stelle secondo la loro luminosità. La variabile è più luminosa o più debole della stella più luminosa (5.1) della carta ?? PIU’ DEBOLE!

Fai la tua prima stima : 

La variabile è più luminosa o più debole della stella più luminosa successiva (61) ? (6.1)? PIU’ DEBOLE! Fai la tua prima stima

Fai la tua prima stima : 

La variabile è più luminosa o più debole della stella più luminosa successiva (64) ? (6.4) ? PIU’ LUMINOSA! Fai la tua prima stima

...e torniamo quindi all’indicatore del serbatoio della benzina! : 

...e torniamo quindi all’indicatore del serbatoio della benzina! Così, la variabile è più luminosa della stella di 6.4 ma meno di quella di 6.1. Che dobbiamo fare con questi numeri? INTERPOLARE!

L’interpolazione é una supposizione “ragionata” : 

L’interpolazione é una supposizione “ragionata” La luminosità della stella variabile è tra 6.4 e 6.1. Quindi la stima dovrebbe essere 6.2 oppure 6.3 Ma quale dei due valori è quello giusto?

Usa il tuo intuito! : 

Usa il tuo intuito! Potresti, ad una più attenta analisi, rilevare che la luminosità della stella variabile sia un pò più elevata di giusto la metà tra la luminosità delle due stelle di confronto: la tua stima sarà quindi pari a 6.2! Se, invece, ti sembra meno luminosa, la stima sarà di 6.3. Non pensare troppo alla stima! Segui direttamente la sensazione luminosa rilevata. La tua abilità a seguire il tuo intuito è la risposta migliore e si affinerà con la pratica.

Fai la tua prima stima : 

Qualunque sia stata la tua stima finale, congratulazioni per la tua prima osservazione di una stella variabile! Ricordati di scrivere ogni risultato sulla scheda osservativa dell’AAVSO. Fai la tua prima stima

Perchè la chiamiamo : 

Perchè la chiamiamo Differenti persone che osservano la stessa stella con il medesimo metodo produrranno differenti stime di magnitudine. Ognuno di noi vede il mondo in maniera differente e... molto personale! Comunque, tutte le stime sono “giuste”! In campo scientifico non c’è una risposta assoluta ad una misura. Tutte le misurazioni di grandezze naturali sono affette da una approssimazione che chiamiamo errore o rumore. Stima?

...ed io che pensavo che gli scienziati producessero solo misure esatte! : 

...ed io che pensavo che gli scienziati producessero solo misure esatte! In scienza un dato non potrà mai essere esatto, specialmente in Astronomia. Invece, tutte le misure sono stime ottenute con una certa precisione. La cosa importante è quindi capire con quale precisione è stata eseguita una certa misura.

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Precisione dei dati osservativi Il grafico sulla destra riporta una parte dei dati dell’AAVSO che mostrano la variazione di luminosità nel tempo della stella W Cyg, che è una stella variabile nella costellazione del Cigno. Questo grafico è chiamato curva di luce.

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W Cygni cambia di luminosità circa ogni quattro mesi. Ogni punto sul grafico rappresenta una misura fatta da un osservatore dell’AAVSO. L’AAVSO ha registrazioni di stime di luminosità di alcune stelle fatte sin dal 1911! Anche tu potrai fare delle misure come queste! Precisione dei dati osservativi

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La magnitudine è riportata sull’asse Y (quello verticale). Il giorno e l’ora dell’osservazione, indicati come Giorno Giuliano, sono riportati sull’asse X (quello orizzontale). Precisione dei dati osservativi

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Puoi ora vedere il risultato della presenza di errori nella stima di magnitudini. Nota che la curva di luce non è una linea continua......piuttosto, essa è costituita da una larga banda, risultato dell’insieme delle osservazioni individuali. Precisione dei dati osservativi

Ogni stima è importante! : 

Ogni stima è importante! Gli astronomi ed i fisici possono usare anche i dati con il loro errore per imparare molte cose su come sono fatte le stelle. Con l’esperienza, gli osservatori visuali possono stimare la luminosità di una stella con una precisione vicina a 0.1 magnitudini. La variabile SS Cygni in un disegno di fantasia

Non esistono stime perfette! : 

Non esistono stime perfette! Le tue osservazioni sono stime perchè ognuno ottiene per lo stesso oggetto osservato un risultato differente, anche se di poco. Tu non ti devi preoccupare di essere perfetto! Devi solo fare attenzione e mettere cura nelle osservazioni. La pratica osservativa ti aiuterà tanto!

Vuoi provare ancora? : 

Vuoi provare ancora? La nebulosa “Occhio del Gatto” (HST) Prova ancora!

Ancora pratica osservativa : 

Ancora pratica osservativa Questa volta procedi a stimare la luminosità della stella variabile nelle due immagini B e Queste immagini sono state ottenute in diversi momenti della curva di luce. Riporta le due stime sulla scheda osservativa.

Come è andata? : 

Come è andata? La seconda e terza volta è stato più facile, non é vero? Sei pronto per fare una stima di una stella vera? A = 7.1 -- B = 8.9

BZ UMA : 

BZ UMA Prova ad effettuare la stima della Variabile nelle quattro immagini a fianco (A-B-C-D)

BZ UMA : 

BZ UMA

W Cygni : 

W Cygni Ora faremo due stime di una stella variabile semi- regolare: W Cygni. Per far ciò, usa la carta celeste che ti è stata data.

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Dov’è la stella W Cyg?

Ma stai scherzando! : 

Ma stai scherzando! Ci sono tante stelle nella foto (e nel campo del telescopio...)! E’ necessario che tu impari a fare lo “star hopping” (letteralmente, saltarellare tra le stelle) sulla stella che stai cercando. Ma è facile, basta provare! Ecco ora come si fa....

Prima stima di W Cyg : 

Prima stima di W Cyg Guarda bene la carta AAVSO di W Cyg. Tienila in modo che essa sia girata di circa 45° in senso orario (sulla destra), in modo da farla coincidere meglio con l’immagine fotografica.

Perchè è necessario ruotare la carta? : 

? Perchè è necessario ruotare la carta? Il modo in cui un gruppo di stelle si presenta al telescopio o alla stessa osservazione ad occhio nudo cambia in base al tipo di telescopio, alla stagione ed all’ora dell’osservazione.

Perchè è necessario ruotare la carta? : 

Fare coincidere l’immagine del cielo con la carta celeste è qualcosa che imparerai durante l’osservazione normale, con la pratica. Ma ora torniamo alla nostra stima! Perchè è necessario ruotare la carta?

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Trova i seguenti oggetti sulla carta, nell’ordine: 1) M39 (ammasso stellare); 2) La stella di confronto 53 ed una linea di stelle che puntano da questa verso Sud; 3) Ro Cyg, indicata con la lettera greca che rassomiglia ad una “p”; 4) W Cyg Trovare i punti di riferimento

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M39 La stella 5.3 con il gruppo allineato verso Sud Ro Cyg Ecco un aiutino... W Cyg

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Questo è il modo di fare lo “star hop”: dall’oggetto più semplice da trovare sino alla stella variabile. Ora, torniamo di nuovo alla foto! Rivedremo l’immagine a schermo pieno e mostreremo i riferimenti appena trovati sulla carta celeste. Trovare i punti di riferimento

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M39 53 confronto con l’allineamento di stelle Ro Cyg W Cyg

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Puoi trovare ora i riferimenti da solo? Vedi poi se puoi trovare da solo le stelle di confronto. Le hai trovate?

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55 59 74 67 Qui sono riportate alcune stelle di con-fronto. Ne sai trovare altre?

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Ora che hai trovato le stelle di confronto, procedi a stimare la magnitudine di W Cyg. Riporta la stima sulla scheda osservativa La variabile è indicata da un pointer, giusto per facilitarne l’identificazione

Come è andata? : 

Come è andata? Sei stato in grado di eseguire la stima? Se non ci sei riuscito o hai avuto probemi nel trovare le stelle di confronto, allora chiedi un aiuto prima di proseguire per la prossima (ed ultima) stima.

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Qui è una foto di W Cyg presa 82 giorni dopo la precedente. Esegui un’altra stima di magnitudine. Riporta il risultato sulla scheda. Se hai problemi a trovare le stelle, vai avanti.

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Ti aiuta un po’ il pointer?

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Nota che la foto non è uguale a quella ripresa in Aprile. La ragione risiede nelle condizioni del cielo che cambiano di mese in mese, di stagione in stagione. Ciò rende lo studio delle stelle variabili molto più intricante ed avvincente!

Come è andata? : 

Come è andata? E’ stato più facile eseguire le stime? Hai avuto meno difficoltà a trovare W Cyg e le stelle di confronto? La pratica aiuta realmente, anche in Astronomia!

Controlla ora le tue stime… : 

Controlla ora le tue stime… Sulla destra è riportata una parte della curva di luce di W Cyg costruita in base ai dati degli osservatori dell’AAVSO. Le due date nelle quali sono state riprese le foto impiegate per la tua stima sono riportate con le linee tratteggiate.

Controlla ora le tue stime… : 

Il 28 Aprile le stime registrate ricadevano nell’intervallo tra le magnitudini 6.3 e 5.7. Il 19 Luglio le stime registrate ricadevano nell’intervallo tra le magnitudini 7.3 e 6.4. Controlla ora le tue stime…

…cosa ne pensi? : 

Come sei andato in queste stime “virtuali” in confronto agli altri osservatori dell’AAVSO? Se una o tutte le tue stime sono risultate fuori dall’area dei risultati riportati, ti chiedi il perchè? …cosa ne pensi?

Se le tue stime sono risultate differenti da quelle degli osservatori dell’AAVSO... : 

Se le tue stime sono risultate differenti da quelle degli osservatori dell’AAVSO... La pratica aiuta. Alcuni osservatori dell’AAVSO hanno eseguito migliaia di stime! Tu stai osservando ad un computer, non al cielo reale! Comunque, hai appena imparato ad eseguire una stima di magnitudine stellare! L’osservazione delle stelle variabili qualche volta può essere una vera sfida...

Tu stai insegnando ai tuoi occhi a vedere il cielo in maniera nuova! : 

Tu stai insegnando ai tuoi occhi a vedere il cielo in maniera nuova! Molti osservatori hanno bisogno di tempo prima di riuscire a rilevare piccole differenze in luminosità tra le stelle. E’ necessario fare pratica, ma alla fine avrai la possibilità di godere meglio delle bellezze del cielo, anche se non sono stelle variabili!

Comunque sia, sei un vincitore! : 

Comunque sia, sei un vincitore! Benchè questo non sia stato nè un concorso nè una gara, comunque confronta le tue stime con quelle di altri osservatori e vedi cosa hai fatto. Io ho imparato come effettuare la stima della luminosità di una stella variabile! Sia noto a tutti che oggi...

Allora, cosa hai imparato? : 

Allora, cosa hai imparato? Hai imparato come trovare una stella variabile (ma anche qualsiasi altro oggetto celeste) e le stelle di confronto con l’uso delle carte dell’AAVSO e la tecnica chiamata “star hopping”.

Allora, cosa hai imparato? : 

Hai poi imparato a stimare la luminosità di una stella usando una tecnica chiamata interpolazione della magnitudine. Allora, cosa hai imparato?

Allora, cosa hai imparato? : 

Hai infine imparato che i tuoi dati possono avere valore scientifico anche se stai impiegando una tecnica osservativa visuale, in quanto gli astronomi possono elaborare questi dati con metodi statistici quando sono originati da più osservatori indipendenti per lo stesso oggetto celeste. Allora, cosa hai imparato?

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L’osservazione delle stelle variabili può essere piacevole e riconosciuta a livello internazionale! Chiedi in Associazione ulteriori informazioni sui programmi osservativi nazionali ed internazionali. Collegati al sito dell’AAVSO (www.aavso.org) per avere programmi osservativi e relative carte celesti. Ed ora, come posso continuare?

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Il cielo stellato, con i suoi cambiamenti, è qualcosa cheti affascinerà per gli anni a venire! Potrai anche imparare adusare nuovi sistemi di stimadella luminosità stellare impiegando tecnologie più sofisticate, col CCD o col fotometo, oppure analizzarei tuoi dati come fanno gli astronomi! Stelle di confronto attorno ad una nuova stella variabile (US Naval Observatory Photo) L’osservazione dellestelle variabili è piacevole!

Il tuo tempo le tue stelle : 

Il tuo tempo le tue stelle In base al tempo a tua disposizione puoi scegliere fra i tanti tipi di variabile che potrai studiare in base alle tue esigenze personali Anche con un piccolo binocolo si possono ottenere importanti risultati.

Programma Osservativo : 

Programma Osservativo Scegli attentamente le variabili da studiare in base alle tue esperienze e conoscenze ed alla strumentazione in tuo possesso. Utilizza la scheda osservativa per registrare i dati acquisiti. E' molto importante annotare l'orario delle tue osservazioni con estrema precisione.

Le prime variabili : 

Le prime variabili Impara a fare le tue stime con le varibili consigliate dall AAVSO le “Stars Easy to Observe” http://www.aavso.org/observing/aids/easystars.shtml R Leo (5.8-10.0); SS Aur (10.5-15.7), U Gem (8.9-14.9)

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I componenti dell’AAVSO partecipano con la NASA ed altri astronomi professionisti nelle loro ricerche. Pensa che un giorno l’Hubble Space Telescope potrebbe puntare ad una stella a seguito delle tue osservazioni! Aiuta gli astronomi professionisti

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L’AAVSO offre numerosi servizi gratuitamente, come le carte celesti, direttamente dal suo sito Web (www.AAVSO.org) L’iscrizione all’AAVSO dà diritto ad altri vantaggi: L’AAVSO può aiutarti a crescere come osservatore di stelle variabili

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Speriamo che l’osservazione delle stelle variabili ti offra lunghi anni di piacere “astronomico”! Per entrare in contatto con l’AAVSO:

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Adattato da Hands-On Astrophysics: Variable Stars in Science, Math, and Computer Education di Janet A. Mattei et al., 1997 Presentazione in PowerPoint a cura di Chuck Pullen, AAVSO Traduzione in italiano a cura di Edgardo Filippone,Unione Astrofili Napoletani La stima della magnitudine stellare: primo passo nello studio delle stelle variabili

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Janet A. Mattei, Direttore, AAVSO Kerriann Malatesta, Assistente tecnico, AAVSO Lew Cook, AAVSO Lance Shaw, AAVSO Dan Kaiser, AAVSO Victor, Nancy, e Kyle Jewhurst Christine Miller, California State University, Sacramento ...e a tutti quelli che sono stati coinvolti nel test delle prime versioni di questa presentazione! Contributi e ringraziamenti