Czy moglibyśmy mierzyć gwiazdy paralaksą na podstawie wielkości Ziemi?

Wyobraź sobie dwa główne obserwatoria powierzchniowe, być może „najbardziej wysunięte na północ” i „najbardziej wysunięte na południe” (najlepiej na podobnej długości geograficznej).

Czy dla pobliskich gwiazd każde z nich może zrobić zdjęcie w tym samym czasie i wykonać pomiar odległości do tej gwiazdy, oparty na wielkości Ziemi jako linii podstawowej?

(Doceniam to, że którykolwiek z zakresów potrzebuje tylko kilku dni, aby ich punkt widzenia przesunął się znacznie dalej na odległość bazową!)

A może ta odległość jest zbyt krótka?

Co zatem jest z minimalną linią bazową, którą moglibyśmy zmierzyć paralaksą najbliższe gwiazdy za pomocą naszych obecnie najlepszych teleskopów? 100 000 km, milion? Znacznie więcej?

telescope parallax

— Fattie
źródło

Odpowiedzi:

Zasadniczo nie jest to niemożliwe.

Sonda Gaia, zaprojektowana przede wszystkim do pomiaru pozycji gwiazd, jest w stanie mierzyć paralaksy w odległości do 10 kpc z 20% niepewnością. Jego podstawą jest 2 jednostki AU; razy większy niż średnica Ziemi. Zatem umieszczenie dwóch Gai po każdej stronie Ziemi byłoby w stanie zmierzyć paralaksy gwiazd w odległości do , co oznacza, że prawie będziesz w stanie zmierzyć odległość naszej najbliższej sąsiedniej gwiazdy Centauri, która wynosi 1,3 szt. Musisz więc trochę ulepszyć swoje Gaias. $2.3\times10^{4}$ $10\,\mathrm{kpc} \,/\, 2.3\times10^{4} \simeq 0.4\,\mathrm{pc}$ $\alpha$

Ignoruje to małe komplikacje, takie jak atmosfera, ale jeśli chcesz je umieścić poza atmosferą, możesz to zrobić. Oczywiście byłoby to stratą czasu, ponieważ znamy już odległości do najbliższych gwiazd, ale hej, śmiało.

— pela
źródło

Całkowicie niesamowity koleś.

— Fattie,

liczył na tekst alternatywny;)

— Michael

Jeśli się nie mylę, powinno to być .

2.2 \times 10^{5}

$2.2\times 10^5$

— Martin Argerami,

@MartinArgerami: Zrobiłem obliczenia w głowie i tak naprawdę byłem trochę zaniepokojony, ale było to prawie poprawne: , a nie .

2 A U / 2 R_{\oplus} = 3 \times 10^{13} / 1.3 \times 10^{9} = 2.3 \times 10^{4}

$2\,\mathrm{AU} \,/\, 2R_\oplus = 3\times10^{13}/1.3\times10^{9} = 2.3\times10^4$

\times 10^{5}

$\times10^5$

— pela

Mam nadzieję, że nie zrobiłeś też 1300 megaeuros w swojej głowie. ESA nie będzie z tego powodu zadowolona.

— zephyr

To, co opisujesz, to interferometr, a tak naprawdę mamy już interferometr z zestawem, który opisujesz.

Jeśli nie wiesz, interferometr to zestaw dwóch lub więcej teleskopów, oddzielonych pewną odległością, które pracują w tandemie, aby zrobić zdjęcie obiektu. Zgodnie z podstawowymi zasadami optyki, efektywnym rozmiarem twojego teleskopu nie rządzi całkowity, skumulowany rozmiar dwóch lub więcej teleskopów, ale fizyczne oddzielenie teleskopów. Oznacza to, że jeśli masz jeden teleskop na biegunie północnym i drugi na biegunie południowym, dzięki czemu oba mogą obserwować ten sam obiekt w tym samym czasie, to co faktycznie masz, to teleskop o aperturze wielkości Ziemi!

Jeśli znasz swoją optykę, będziesz wiedział, że większy rozmiar apertury oznacza lepszą rozdzielczość. Już istniejący interferometr wielkości Ziemi, o którym wspomniałem powyżej, byłby bardzo długim interferometrem linii podstawowej (VLBI). Ten teleskop może mierzyć z rozdzielczością poniżej milisekund łuku!

Oto lista 70 pulsarów , u których zmierzono paralaksę, z czego znaczna część została wykonana przy użyciu VLBI.

Niektóre uwagi:

Pojęcie interferometrii jest niezwykle złożone i trudne do wdrożenia w praktyce. Ze względu na fizykę, im większa długość fali, tym łatwiej jest mieć działające układy interferometryczne. W związku z tym większość interferometrów, takich jak VLBI, działa w trybie mikrofalowym / radiowym. NPOI jest tylko interferometr optyczny znam i że istnieje tylko dlatego, że jest finansowany przez US Military jako konieczność dla satelitów i nawigacji.
Technicznie rzecz biorąc, jest o wiele więcej zaangażowanych niż krótkie wprowadzenie koncepcyjne, które przedstawiłem powyżej, ale szczerze mówiąc, musisz przeczytać cały podręcznik, aby naprawdę zrozumieć proces, a nawet dla mnie niektóre z nich wydają się po prostu magią.
Podczas badania VLBI możesz zobaczyć odniesienia do VLBA. Jest to pokrewna, ale odrębna kolekcja teleskopów. W rzeczywistości VLBA jest bardzo długą matrycą bazową, która składa się z teleskopów na całym świecie, które są własnością i są obsługiwane przez Stany Zjednoczone . VLBI obejmuje jednak wszystkie teleskopy w VLBA, ale obejmuje również inne teleskopy będące własnością i obsługiwane przez inne kraje.

— zefir
źródło

Hmm; Nie opisuję interferometru! :) W pomiarze paralaksy wystarczy zrobić dwa zdjęcia i porównać „drganie” pobliskiej gwiazdy (w porównaniu z odległym tłem). {Odnośnie interferometrów; interferometry optyczne znajdują się w odległości najwyżej kilkuset jardów; interferometry radiowe są różne.} Celem interferometrów jest uzyskanie bardzo wysokiej rozdzielczości (oddzielenie drobnych luk między plikami binarnymi i rozwiązanie podobnych problemów). Nie widzę od razu żadnego sposobu, aby interferometr mógł zostać użyty do zrobienia par zdjęć paralaksy? (

— Cd.

... z wyjątkiem tego, że oczywiście można użyć interferometru jak każdego innego teleskopu do zrobienia pary zdjęć paralaksy: zrób zdjęcie (radiogram ... cokolwiek) w styczniu, a następnie w lipcu. Nie jestem więc pewien, czy interferometry jako takie odnoszą się do robienia zdjęć paralaksą?

— Fattie

Wiem, że to, co opisałem, nie jest dokładnie tym, o co prosisz, ale myślę, że tak jest. To prawda, że nie mówiłeś o interferometrach, ale interferometry mogą być używane do skutecznego robienia tego, o czym mówisz, gdy używają ziemi jako linii bazowej (a nie orbity ziemi, co jest standardową praktyką). Nie jest to dokładnie to, czego możesz chcieć, ale jest tak blisko, jak wiem o stosowaniu rzeczywistych technik. Spróbuj sprawdzić źródła w paralaksie pulsarowej, którą połączyłem.

— zefir

@JoeBlow może się to okazać, że tak naprawdę nie odpowiada na twoje pytanie, ale przynajmniej spełnia wymóg użycia ziemi jako podstawy pomiaru paralaksy.

— zefir