Oblicz odległość do gwiazd

Właśnie oglądałem wykład Carla Sagana. Mówił o ustaleniu odległości do gwiazd; zainteresowało mnie to, aby dowiedzieć się więcej na ten temat.

O ile mi wiadomo, można stosować prawo odwrotności kwadratu i paralaksę. Czy ktoś może je rozwinąć? W szczególności w odniesieniu do tego, co mógłbym zrobić, aby zmierzyć odległość od Ziemi do Proxima Centauri.

star distances

— Funkcja R
źródło

Aby użyć odwrotnego prawa do kwadratu, musisz najpierw znać odległość (chyba że używasz tak zwanej świecy standardowej).

— astromax

W przypadku Proxima Centauri wystarczy użyć paralaksy. Zapisz pozycję Proxima Centauri (względem „ustalonych” gwiazd dalej od niej) w odstępie 6 miesięcy i użyj odległości kątowej i średnicy orbity Ziemi (około 186 milionów mil), aby znaleźć odległość.

— barrycarter

Jak nakreśliłem w poniższych komentarzach, przyjęta tutaj odpowiedź nie ma prawie żadnego związku ze standardowymi technikami określania odległości do gwiazd w astronomii. Odpowiednie informacje można znaleźć zamiast tego, np. W tym odnośniku: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax

— Alexey Bobrick

@barrycarter To prawie tak proste, ale niezupełnie - patrz poniżej.

— Rob Jeffries,

Odpowiedzi:

Akceptowana obecnie odpowiedź nie ma znaczenia dla znalezienia odległości do gwiazdy takiej jak Proxima Centauri.

Oto jak działa paralaksa. Mierzysz pozycję gwiazdy w polu gwiazd, które są (prawdopodobnie) znacznie dalej. Robisz to dwa razy, w odstępie 6 miesięcy. Następnie obliczasz kąt przesunięcia gwiazdy względem jej gwiazd tła. Kąt ten tworzy część dużego trójkąta o podstawie równej średnicy orbity Ziemi wokół Słońca. Trygonometria informuje następnie, jaka jest odległość będąca wielokrotnością odległości od Ziemi do Słońca. [W praktyce wykonujesz wiele pomiarów z dowolną separacją w czasie i łączysz je wszystkie.]

„Kąt paralaksy” to w rzeczywistości połowa tego przesunięcia kątowego, a gwiazdę uważa się za oddaloną o 1 parsek, jeśli kąt paralaksy wynosi 1 sekundę łuku. Tak więc 1 szt. To 1 AU / m. Im większa paralaksa, tym bliżej gwiazdy. $\tan (\theta) = 3.08\times10^{16}$

Gaia satelita jest obecnie odwzorowanie całe niebo i oszacuje małe paralaksy z dokładności od do sekundy kątowej (w zależności od jasności docelowego) przez około miliarda gwiazd. $10^{-5}$ $10^{-4}$

Paralaksa - jak pokazano na stronie http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/21c/earth_universe/earth_stars_galaxiesrev4.shtml

Paralaksa, zaczerpnięte z BBC „strony bitesize”

W rzeczywistości jest to nieco trudniejsze, ponieważ gwiazdy mają również „właściwy ruch” po niebie z powodu ich ruchu w naszej Galaktyce względem Słońca. Oznacza to, że musisz wykonać więcej niż dwa pomiary, aby oddzielić ten element ruchu na niebie. W przypadku Proxima Centauri ruch na tle gwiazd z powodu właściwego ruchu jest większy niż paralaksa. Ale dwa elementy można wyraźnie zobaczyć i oddzielić (patrz poniżej). Jest to (połowa) amplituda zakrzywionego ruchu na poniższym obrazie, który odpowiada paralaksie. Właściwy ruch jest tylko stałym trendem liniowym względem gwiazd tła.

Obrazy HST ścieżki Proxima Centauri na tle gwiazd. Zielona krzywa pokazuje zmierzoną i przewidywaną ścieżkę gwiazdy względem pola tła w ciągu najbliższych kilku lat.

Obrazy HST Proxima Centauri

Pomiary paralaksy działają najlepiej dla pobliskich gwiazd, ponieważ kąt paralaksy jest większy. W przypadku gwiazd bardziej odległych lub bez pomiaru paralaksy istnieje szereg technik. W przypadku gwiazd izolowanych najczęstszą próbą jest ustalenie, jaki to rodzaj gwiazdy, albo na podstawie jej koloru (kolorów), albo najlepiej ze spektrum, które może ujawnić jego temperaturę i grawitację. Na podstawie tego można oszacować absolutną jasność obiektu, a następnie na podstawie obserwowanej jasności można obliczyć odległość. Jest to znane jako paralaksa fotometryczna lub paralaksa spektroskopowa .

— Rob Jeffries
źródło

Jednym ze sposobów na znalezienie odległości do zbioru gwiazd jest nadzieja na RRLyrae w grupie. Ponieważ RRLyrae są standardowymi świecami , możesz użyć odwrotnego prawa kwadratowego, aby wyodrębnić odległość.

rrlyraePeriod

— astromax
źródło

Co robisz, jeśli nie ma RRLyrae?

— FunctionR

Co robisz, gdy nie masz RRLyrae i jesteś poza zasięgiem, można zastosować paralaksę? Mam nadzieję na jakiś inny rodzaj gwiazdy zmiennej lub supernowej w celu użycia jej jako standardowej świecy. Poza tym nie jestem do końca pewien. Coś zbyt lokalnego nie rozszerzy się wraz z wszechświatem w sposób wystarczająco przewidywalny, aby powiązać jego przesunięcie ku czerwieni z odległością. Wszystkie gwiazdy, które mamy nadzieję zobaczyć, są niestety lokalne (w naszej własnej galaktyce Drogi Mlecznej; z wyjątkiem supernowych).

— astromax

Hmm - nie jestem pewien, dlaczego poprawna odpowiedź została odrzucona. Można po prostu powiedzieć, że są bardziej popularne techniki. Jeszcze lepiej byłoby wymyślić własną odpowiedź.

— astromax

@astromax, przepraszam, że oddałem głos za odpowiedź, nie mam na myśli nic złego. Podkreślam jednak, że nie jest to poprawna odpowiedź na pytanie i jest prawie nieistotna. Standardowa technika jest taka, jak nakreśliłem wcześniej, a paralaksa jest drugą najczęstszą metodą. To, o czym tu mówisz, bardziej nadaje się do określania odległości do galaktyk i gromad gwiazdowych.

— Alexey Bobrick

Osobiście rezerwuję głosowanie w dół za niepoprawne odpowiedzi - nieistotne odpowiedzi, które są niekompletne lub niekoniecznie najlepsze.

— astromax,

W przypadku obiektów bliskich metoda paralaksy działa doskonale. Chociaż na większe odległości stosuje się standardowe świece, jak wspomniano wcześniej. Jasność RR Lyrae, Supernowych typu Ia, można obliczyć, dlatego przy ilości światła, które otrzymujemy z tych obiektów, możemy oszacować odległość. W przypadku jeszcze dalszych obiektów stosuje się metodę przesunięcia ku czerwieni, aby obliczyć odległość, w której mierzone jest przejście linii o danej częstotliwości (na przykład emisja żelaza) oraz przesunięcie częstotliwości, spowodowane ekspansją wszechświata (opisywane zjawisko matematycznie) daje nam wskazówkę co do odległości od obiektu.

— Gość
źródło