Проблемы

С моей точки зрения, самая большая проблема заключается в том, сможете ли вы на самом деле наблюдать какие-либо цефеиды. Если вы находитесь в сотнях тысяч парсеков от Млечного Пути, то вы не сможете увидеть (многие из) цефеид, которые мы знаем из наших текущих баз данных. Также беспокоит ориентация. Если бы мы посмотрели на Млечный Путь с конца, в плоскости галактики, даже с относительно близкого расстояния, у нас возникли бы проблемы с разрешением звезд, кроме ближайших к нам. Было бы гораздо лучше, если бы мы искали вдоль оси галактики переменные звезды. Конечно, не все галактики имеют четкую ось, в этом случае мы хотели бы смотреть на нее с того же относительного направления, что и Млечный Путь.

Итак, с этой точки зрения, мы хотим найти большое количество далеких переменных цефеид, чтобы убедиться, что мы можем их наблюдать. Мы специально будем искать цефеиды за пределами Местной группы; эти звезды должны быть видны нашим бесстрашным исследователям, поскольку и расстояние, и угол обзора этих звезд не будут зависеть даже от расстояния в 500 000 пк.

Доступные данные

Есть много! Я просмотрела несколько звездных каталогов и нашла...

• В NGC 1365 имеется 34 цефеиды хорошего качества на 18 Мпк.

• NGC 2090 на расстоянии 12,3 Мпк имеет еще 34 цефеиды .

• 27 цефеид в IC 4182 были обнаружены на расстоянии 5,0 Мпк. Обратите внимание, здесь расстояние было задано как модуль расстояния (m - M) 28,47, который я решил, используя m - M = 5log d - 5; где d — расстояние в парсеках, а логарифм основан на 10. Я привожу это только на тот случай, если ошибся в расчетах.

• NGC 300 при ~ 1,9 МПа имеет 16 идентифицированных цефеид .

Насколько хорош ваш телескоп?

По сути, есть много хороших, жизнеспособных цефид практически в каждой галактике, которую вы изучаете. Для всех четырех связанных статей источником был Хаббл. Итак, пока у вас есть 2,4-метровый телескоп (или футуристический эквивалент) и 70 минут экспозиции; и пока ваш компьютер может вычислять красное смещение, все будет хорошо.

Заключение

Я исследовал часть вымирания цефеид, но пропустил ее, так как она не кажется актуальной. Вам не нужно искать конкретные цефеиды, вам просто нужно найти некоторые из них. Расстояние между галактиками вне Местной группы не изменится и через несколько тысяч лет, а галактики, в которых мы сейчас можем найти цефеиды, находятся очень далеко, даже по сравнению с тем расстоянием, на котором вы находились бы от Млечный Путь.

Если у вас есть современная способность обнаруживать цефеиды (сильно зависящая от телескопа!), то вы сможете определить свое местоположение за пару дней.

Еще одна проблема

Поле зрения вашего телескопа будет сильно затронуто в дополнение к красному смещению на 0,99 C. Одна вещь, которую вам придется преодолеть, это серьезное искажение всех изображений , которые поступают в телескоп, будут сосредоточены почти в одной точке. изображения будут в значительной степени неотличимы друг от друга. Вам придется замедлиться до нерелятивистских скоростей, прежде всего, чтобы делать полезные наблюдения.

Ваш метод может сработать, хотя я не уверен, насколько он точен.

ИМХО, астрономические методы измерения углов намного точнее, чем астрономические методы измерения видимой величины, вычисления абсолютной величины и вычисления расстояния по разнице. Таким образом, вопрос заключается в том, станет ли когда-нибудь использование переменных цефеид более точным, чем астрометрические методы измерения углов к различным астрономическим объектам.

Я сомневаюсь, что экспедиция в галактику Андромеды, которая займет тысячи лет с экипажем в анабиозе, будет самой первой межзвездной экспедицией, использующей недавно изобретенный сверхсветовой двигатель.

Во-первых, необходимо будет изобрести метод анабиоза для людей, и его нужно будет испытать, успешно оживляя людей в анабиозе на периоды десятилетий, столетий или даже тысячелетий, прежде чем его опробуют в тысячелетней космической экспедиции. .

Людей нужно будет реанимировать без каких-либо болезненных последствий после все более и более длительных периодов, поэтому, если ожидается, что экспедиция на Андромеду потребует X тысяч лет в анабиозе, люди уже должны были быть возрождены после X тысяч лет в анабиозе. И, возможно, потребовалось несколько раз X тысяч лет, чтобы люди постепенно доросли до состояния анабиоза в течение X тысяч лет.

Вместо того, чтобы экспедиция к Андромеде была самой первой сверхсветовой экспедицией с Земли, гораздо более вероятно, что земные люди будут исследовать части нашей галактики со сверхсветовым двигателем в течение десятков, сотен или тысяч лет и достигли различные звезды, которые находятся в десятках, сотнях, тысячах, а может быть, даже в десятках тысяч световых лет от Земли к тому времени, когда они решат отправить экспедицию в Галактику Андромеды.

Возможно, они даже исследовали всю галактику Млечный Путь или даже отправили экспедиции в различные галактики-спутники Млечного Пути, такие как, например, Магеллановы Облака, прежде чем решить отправить экспедицию в Галактику Андромеды.

Таким образом, земные люди должны быть разбросаны по многим световым годам и парсекам пространства к тому времени, когда будет запланирована и отправлена ​​экспедиция в Галактику Андромеды.

Одна вещь, в которой земные астрономы очень хороши и постоянно совершенствуются, — это точное измерение малых углов.

Угловой градус равен 1/360 окружности или 0,002777 окружности, угловая минута равна 1/60 этой окружности или 0,0000462 окружности, угловая секунда равна 1/60 этой окружности или 0,0000007 окружности, угловая секунда равна 0,001 угловой секунды, микросекунда равна 0,000001 угловой секунды и так далее.

Угловой размер Луны при наблюдении с Земли составляет от 29,3 до 34,1 угловых минут, а угловой размер Солнца при наблюдении с Земли составляет от 31,6 до 32,7 угловых минут, в зависимости от орбитальных расстояний Луны от Земли и Земли от Солнца. Средняя разрешающая способность невооруженного человеческого глаза составляет около одной угловой минуты.

Поскольку Солнце и другие звезды вращаются вокруг центра Галактики с периодом около 250 000 000 лет на расстоянии Солнца от центра, направления между Солнцем и другими звездами меняются медленно, и это изменение называется собственным движением звезд. . Собственное движение подозревалось, но не было доказано до 1718 года, а затем астрономы начали искать и измерять собственное движение все более и более точно.

Расстояние от Земли до Солнца изменяется в течение эллиптической орбиты Земли вокруг Солнца, но определяется как астрономическая единица или а.е., равная 149 597 870,7 километров. В любой момент Земля находится в одном определенном направлении, если смотреть со стороны Солнца, и ровно через полгода Земля находится в точно противоположном направлении, если смотреть со стороны Солнца, и примерно на две астрономические единицы от своего предыдущего положения.

Единица, называемая парсеком, впервые определенная примерно в 1913 году, представляет собой расстояние, на котором одна а.е. кажется покрывающей одну угловую секунду. Парсек составляет около 206 264,806 астрономических единиц, или около 3,261 светового года. Если бы астрономический объект находился ровно в одном парсеке от Солнца, казалось бы, что он движется на две угловые секунды при измерении от Земли с интервалом два раза в полгода, и можно было бы сказать, что его параллакс составляет одну угловую секунду.

В конце 1830-х годов астрономы пытались измерить параллаксы различных звезд с большими собственными движениями, которые, вероятно, были близки к Земле, и им удалось измерить параллаксы 61 Лебедя около 3,948 парсека, Альфы Центавра около 1,34 парсека и Веги около 7,68 парсека. парсек.

С тех пор были разработаны методы измерения все меньших и меньших углов и, таким образом, измерения все меньших и меньших параллаксов и все больших и больших расстояний. Спутник Hipparchos измерил параллаксы более 100 000 звезд с точностью до 0,002 угловых секунды в период с 1989 по 1993 год, в то время как спутник Gaia, запущенный в 2013 году, должен получить параллаксы с точностью до 20 угловых микросекунд или 0,00002 угловых секунд.

Один из методов повышения точности измерений параллаксов далеких звезд состоит в том, чтобы увеличить длину базовой линии путем проведения измерений в удаленных регионах Солнечной системы.

А как только будет изобретен сверхсветовой космический двигатель, точность измерения параллакса далеких звезд может быть увеличена в 206 264,806 раз путем проведения наблюдений из двух обсерваторий в межзвездном пространстве на расстоянии 2 парсека друг от друга на противоположных сторонах Солнечной системы с базовой линией в 206 264,806 раз длиннее. как наземные или спутниковые наблюдения.

Ожидается, что находящийся на околоземной орбите спутник Gaia будет измерять параллаксы с точностью до 10 процентов на расстоянии от галактического центра, что составляет около 8 090 плюс-минус 310 парсеков, или 26 400 плюс-минус 1000 световых лет. Размещение точных копий спутника Gaia на расстоянии 2 парсеков друг от друга увеличило бы точность параллаксов до 10 процентов в 206 264,806 раз, до расстояний примерно в сотни миллионов парсеков и световых лет.

Размещение копий спутника Gaia на расстоянии 2000 парсеков увеличило бы точность в тысячу раз. Таким образом, к тому времени, когда экспедиция будет отправлена ​​в Галактику Андромеды, расстояния до всех крупных звезд, туманностей и других важных объектов в нашей галактике и близлежащих галактиках, таких как Галактика Андромеды, должны быть измерены очень точно.

Так что, если экипажу корабля, направляющегося из нашей галактики в галактику Андромеды, нужно измерить свое положение в космосе, они могут попытаться точно измерить углы к различным астрономическим телам.

например, можно очень точно измерить углы к сверхмассивным черным дырам в центрах Галактики Млечный Путь, Галактики Андромеды и более далекой галактики M87 в звездном скоплении Девы.

Если космический корабль не находится на прямой линии между центрами Млечного Пути и галактик Андромеды, их сверхмассивные черные дыры не будут находиться на расстоянии ровно 180 градусов друг от друга, если смотреть с космического корабля.

Измерив углы к двум сверхмассивным черным дырам, они могли бы определить, что космический корабль находится на 5 градусов от прямой линии между ними, измеренной от черной дыры Млечного Пути, и на 1 градус от этой прямой, измеренной от черной дыры Галактики Андромеды. дыра. Таким образом, космический корабль должен находиться на поверхности конуса с углом в пять градусов вокруг линии с точкой конуса в черной дыре Млечного Пути, а также на поверхности конуса с углом в один градус вокруг линии с точкой в ​​черной дыре галактики Андромеды. И космический корабль, таким образом, должен находиться где-то в круге, где пересекаются два конуса.

И если они проведут такие же расчеты со сверхмассивными черными дырами в центрах Млечного Пути и галактик М87, они смогут зафиксировать свое положение на другой окружности, где пересекаются два конуса, и там должна быть только одна или две точки, где две окружности пересекаются.

В различных галактиках местной группы насчитывается несколько сотен шаровых звездных скоплений, и углы шаровых звездных скоплений могут быть измерены почти так же точно, как углы сверхмассивных черных дыр. Таким образом, нахождение углов к двум или более шаровым звездным скоплениям в Галактике Андромеды и двум или более шаровым звездным скоплениям в Галактике Млечный Путь, например, должно позволить им достаточно точно зафиксировать свое положение.

И если они очень точно измерят угол к какому-то астрономическому телу, возможно, выбранному в качестве пункта назначения в Галактике Андромеды, а затем переместят корабль на один парсек в направлении *0 градусов от направления на этот объект, а затем повторно измерьте угол к этому объекту, разница в углах будет параллаксом и, следовательно, расстоянием до этого объекта.

Согласно моим знаниям о современном состоянии астрономии, измерение углов для определения положения в пространстве является гораздо более продвинутым и точным, чем вычисление расстояния по разнице между измеренной видимой величиной и предполагаемой абсолютной величиной астрономического тела. Конечно, как только расстояния и абсолютные величины переменных цефеид станут известны гораздо точнее из-за более продвинутых параллаксов, использование их в качестве индикаторов расстояния станет намного более точным, но я не знаю, будет ли это каждый раз догонять и превосходить точность параллакса. измерения.

И посмотрите на эти вопросы:

Как найти относительное положение Земли в любой точке галактики без каких-либо маркеров или грубой силы? 1

Откуда мне знать, куда направить мой космический корабль? 2

Как бы астронавт решил, что он на Земле, но через 600 миллионов лет? 3

https://scifi.stackexchange.com/users/70015/ma-golding 4

Я думаю, что этот метод осуществим, но все же довольно груб.

Если мы сможем измерить расстояние до звезды с точностью до 1 светового года (и я почти уверен, что это уже довольно точное измерение), все связанные и предполагаемые измерения будут иметь неопределенность той же величины.

А 1 световой год составляет 9500 миллиардов километров, или 63 тысячи астрономических единиц... все еще точно, если сравнить его с размером галактики, довольно неточно, если вам нужно двигаться в пределах чего-то размером с нашу Солнечную систему.

Измеряя больше цефеид, они могут повысить точность, возможно, примерно до 1000 или 100 а.е. (в 10 или 100 раз соответственно). Тем не менее, это было бы более чем хорошим приближением для межгалактической, а не для межпланетной навигации.

Да, это так. Существует текущий список известных пульсаров с очень уникальными качествами, в том числе тот, который настолько точен в периоде импульса, что считается самым точным устройством для определения времени, известным человеку. Периоды будут варьироваться от нескольких секунд до двух или трех минут, поэтому вполне возможно искать три пульсара, чтобы триангулировать ваше положение из любой точки Вселенной, где они могут быть обнаружены вашими датчиками.

Редактировать: прочитав немного больше, мой ответ - нет, не как одинокое картографическое устройство. Проблема в том, что период пульса, вероятно, слишком велик для коррекции курса в течение дня. Лучше всего задокументированный пример пульсирует где-то от нескольких дней до нескольких месяцев, в зависимости от того, на какие из них вы смотрите. Есть также проблемы с точностью в зависимости от расстояния, и оно может отклоняться на целых 7500 световых лет. По сути, слишком медленно и неточно, чтобы облегчить быструю навигацию, но если вы готовы торчать на одном месте несколько лет... Чтобы убедиться, что вы смотрите на правильные типы пульсаций. Есть несколько типов, которые склонны к нерегулярной пульсации и, возможно, некоторые из них могут запускаться и останавливаться... не уверен в этом... что вызовет задержки.

Теперь, если они являются своего рода путевыми точками, и вы используете другие методы для лучшей установки курса, вы можете решить эту проблему, найдя несколько быстрых импульсов и используя их для триангуляции вашего положения. Как я упоминал о пульсарах, мы использовали 14 для определения нашего местоположения относительно них на «Вояджере», так что более полудюжины — неплохая идея. Скажем, используйте цефеиды, чтобы найти общее направление, чтобы направить телескоп, чтобы найти более точный ориентир.

Я могу ошибаться, но я думаю, что не знать, когда они проснулись, особенно в масштабах времени межгалактических путешествий, будет огромной проблемой.

Они определенно могли бы принимать правильные решения по курсу на этой основе, если бы они знали, когда это было с разумной степенью уверенности, но без точного определения времени или положения. Я не уверен, что они могут это сделать. Галактики имеют высокие относительные скорости, часто с очень высокими собственными движениями , получить хорошую фиксацию, не зная, сколько времени прошло, будет неудобно. Вы сможете получить довольно точную оценку дальности до каждого отдельного дварфа, но их относительное положение будет отличаться в разной степени в зависимости от того, насколько вы ошиблись с вашей оценкой времени. В конечном итоге вы узнаете, где вы находитесь относительно множества точек, которые не находятся там, где, по вашему мнению, они должны быть относительно друг друга и вашего пункта назначения.

На самом деле, если они нацелены на Андромеду, имеет смысл начать миссию с набора различных ориентиров, таких как цефеиды, остатки сверхновых (туманности, нейтронные звезды, пульсары), радиоисточники, квазары, суперпризраки и то, что у вас есть, что может могут быть объединены для получения как временной фиксации (путем интерполяции текущей схемы биения множества маяков с фиксированным периодом), так и навигационной фиксации на основе положения нескольких ориентиров, которые расположены ближе друг к другу и движутся гораздо медленнее друг относительно друга.