Обчисліть відстань до зірок

Я просто дивився лекцію від Карла Сагана. Він говорив про з'ясування відстані до зірок; мене зацікавило дізнатися більше про цю тему.

Наскільки я знаю, можна використовувати закон зворотного квадрата та паралакс. Чи може хтось із них розширитись? Зокрема, стосовно того, що я міг би зробити для вимірювання відстані від Землі до Проксима Центавра.

star distances

— ФункціяR
джерело

Для того, щоб ви використовували закон зворотного квадрата, ви повинні спочатку знати відстань (якщо тільки ви не використовуєте те, що відомо як звичайна свічка).

— astromax

Для Proxima Centauri просто використовуйте паралакс. Запишіть положення Проксима Кентавра (проти "нерухомих" зірок далі від нього) один від одного на 6 місяців, і використовуйте кутову відстань та діаметр орбіти Землі (приблизно 186 мільйонів миль), щоб знайти відстань.

— barrycarter

Як я вже зазначав у коментарях нижче, прийнята відповідь тут ледь стосується стандартних методик визначення відстані до зірок в астрономії. Натомість можна знайти відповідну інформацію, наприклад у цьому посиланні: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax

— Олексій Бобрік

@barrycarter Це майже так просто, але не зовсім - дивіться нижче.

— Роб Джефріс

Відповіді:

На даний момент прийнята відповідь не має значення для пошуку відстані до такої зірки, як Проксима Кентаври.

Ось як працює паралакс. Ви вимірюєте положення зірки в полі зірок, яке (мабуть) набагато далі. Ви робите це двічі, розділяючи на 6 місяців. Потім ви обчислюєте кут, який зірка перемістилася на тлі її зірок. Цей кут утворює частину великого трикутника з основою, яка дорівнює діаметру орбіти Землі навколо Сонця. Тоді тригонометрія говорить вам, яка відстань є кратною відстані від Землі до Сонця. [На практиці ви проводите безліч вимірювань з будь-яким поділом у часі і поєднуєте їх усі.]

"Кут паралакса" насправді є половиною цього кутового зміщення, і, як кажуть, зірка знаходиться на 1 парсек, якщо кут паралакса - 1 секунда дуги. Так 1шт становить 1 AU / м. Чим більший паралакс, тим ближче зірка. $\tan (\theta) = 3.08\times10^{16}$

Наразі супутник Гая картографує все небо і оцінить крихітні паралакси з точністю - дуги (залежно від яскравості цілі) приблизно на мільярд зірок. $10^{-5}$ $10^{-4}$

Parallax - як показано на веб- сайті http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/21c/earth_universe/earth_stars_galaxiesrev4.shtml

Parallax, взяті з BBC "bitesize website"

Зараз насправді це трохи складніше, ніж це, тому що зірки також мають «належний рух» по небу через рух у нашій Галактиці щодо Сонця. Це означає, що вам потрібно зробити більше двох вимірювань, щоб відокремити цей компонент руху по небі. У випадку Проксима Центавра рух за фоновими зірками за рахунок правильного руху більший, ніж паралакс. Але обидва компоненти можна чітко побачити і розділити (див. Нижче). Саме паралексу відповідає (половина) амплітуда вигнутого руху на малюнку нижче. Правильний рух - це лише постійна лінійна тенденція щодо фонових зірок.

HST зображення шляху Проксима Кентавра на тлі зірок. Зелена крива показує розмірений і прогнозований шлях зірки на тлі поля протягом наступних кількох років.

Зображення HST Proxima Centauri

Вимірювання паралакса найкраще працюють для сусідніх зірок, оскільки кут паралакса більший. Для більш віддалених зірок або тих, хто не вимірює паралакс, існує акумулятор технік. Для ізольованих зірок найпоширенішою є спроба встановити, який тип зірки вона має, або за її кольорами (або кольорами), або, бажано, із спектру, який може виявити її температуру та силу тяжіння. З цього можна оцінити, яка абсолютна світність об'єкта, і тоді з його спостережуваної яскравості можна обчислити відстань. Це відомо як фотометричний паралакс або спектроскопічний паралакс .

— Роб Джеффріс
джерело

Один із способів знайти відстань до колекції зірок - сподіватися на RRLyrae в купі . Оскільки RRLyrae - це стандартні свічки , ви можете використати закон зворотного квадрата для отримання відстані.

rrlyraeПеріод

— астромакс
джерело

Що ви робите, якщо немає RRLyrae?

— ФункціяR

Що ви робите, коли у вас немає RRLyrae і ви перебуваєте за межами відстані, яку можна використовувати паралакс? Я б сказав, що я сподіваюся на якийсь інший тип змінної зірки або наднових, щоб використовувати їх як стандартну свічку. Крім цього я не зовсім впевнений. Все, що занадто локально, не буде розширюватися всесвітом достатньо передбачуваним способом, щоб співвідносити його красне зміщення на відстань. На жаль, всі зірки, яких ми сподіваємося побачити, є локальними (у нашій галактиці Чумацький Шлях; окрім сверхнових).

— astromax

Хм - не впевнений, чому правильну відповідь було опромінено. Ви могли просто сказати, що існують більш поширені методи. Що було б ще краще - придумати власну відповідь.

— astromax

@astromax, вибачте за те, що відхилили вашу відповідь, я не маю на увазі нічого поганого. Однак, наголошую, це не є правильною відповіддю на питання і майже не має значення. Стандартна методика - це, як я окреслював раніше, а паралакс - це другий найпоширеніший метод. Те, про що ви тут говорите, більше підходить для визначення відстаней до галактик та зоряних скупчень.

— Олексій Бобрик

Я особисто зарезервую відхилення від неправильних відповідей - невідповідних відповідей, які є неповними або не обов'язково найкращими.

— astromax

Для близьких об'єктів відмінно працює метод паралакса. Хоча на більші відстані використовуються стандартні свічки, як згадувалося раніше. Яскравість RR Lyrae, Supernovae типу Ia, можна було б обчислити, тому за кількістю світла, який ми отримуємо від цих об'єктів, ми можемо оцінити відстань. Для ще більш віддалених об'єктів метод червоного зміщення використовується для обчислення відстані, де вимірюється заданий перехід лінії із заданою частотою (наприклад, викид заліза) та зсув частоти, викликаний розширенням Всесвіту (описане явище математично) дає нам підказку на відстань об’єкта.

— гість
джерело