Рассчитать расстояние до звезд

Я только что смотрел лекцию Карла Сагана. Он говорил о вычислении расстояния до звезд; мне стало интересно узнать больше об этом предмете.

Насколько я знаю, можно использовать закон обратных квадратов и параллакс. Может ли кто-нибудь расширить это? В частности, что касается того, что я мог сделать, чтобы измерить расстояние от Земли до Проксимы Центавра.

Чтобы использовать закон обратных квадратов, вы должны сначала узнать расстояние (если только вы не используете так называемую стандартную свечу).
Для Проксимы Центавра просто используйте параллакс. Запишите положение Проксимы Центавра (относительно «неподвижных» звезд, находящихся дальше от нее) с интервалом в 6 месяцев и используйте угловое расстояние и диаметр орбиты Земли (около 186 миллионов миль), чтобы найти расстояние.
Как я отметил в комментариях ниже, принятый здесь ответ едва ли имеет отношение к стандартным методам определения расстояния до звезд в астрономии. Вместо этого можно найти соответствующую информацию, например, в этой ссылке: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax
@barrycarter Это почти так просто, но не совсем - см. ниже.

Ответы (3)

Принятый в настоящее время ответ не подходит для определения расстояния до такой звезды, как Проксима Центавра.

Вот как работает параллакс. Вы измеряете положение звезды в поле звезд, которые (предположительно) намного дальше. Вы делаете это дважды, разделенные 6 месяцами. Затем вы вычисляете угол, под которым звезда сместилась относительно звезд фона. Этот угол образует часть большого треугольника с основанием, равным диаметру орбиты Земли вокруг Солнца. Затем тригонометрия сообщает вам, каково расстояние, кратное расстоянию от Земли до Солнца. [На практике вы выполняете много измерений с любым разделением во времени и объединяете их все.]

«Угол параллакса» на самом деле составляет половину этого углового смещения, и говорят, что звезда находится на расстоянии 1 парсек, если угол параллакса составляет 1 угловую секунду. Таким образом, 1 шт. — это 1 AU/ загар ⁡ ( θ ) знак равно 3.08 × 10 16 м. Чем больше параллакс, тем ближе звезда.

Спутник Gaia в настоящее время составляет карту всего неба и будет оценивать крошечные параллаксы с точностью до 10 − 5 к 10 − 4 угловых секунд (в зависимости от целевой яркости) примерно для миллиарда звезд.

Параллакс — как показано на http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/21c/earth_universe/earth_stars_galaxiesrev4.shtml

Parallax, взято с "веб-сайта размера укуса" BBC.

На самом деле это немного сложнее, потому что звезды также имеют «правильное движение» по небу из-за их движения в нашей Галактике относительно Солнца. Это означает, что вам нужно сделать более двух измерений, чтобы выделить этот компонент движения на небе. В случае Проксимы Центавра движение на фоне звезд из-за собственного движения больше, чем параллакс. Но эти два компонента можно четко увидеть и разделить (см. ниже). Это (половина) амплитуда криволинейного движения на картинке ниже, которая соответствует параллаксу. Собственное движение — это просто постоянный линейный тренд относительно звезд фона.

Изображения HST пути Проксимы Центавра на фоне звезд. Зеленая кривая показывает измеренный и предсказанный путь звезды на фоне поля в течение следующих нескольких лет.

HST изображения Проксимы Центавра

Измерения параллакса лучше всего подходят для близких звезд, потому что угол параллакса больше. Для более далеких звезд или звезд без измерения параллакса существует целый ряд методов. Для изолированных звезд наиболее распространенной является попытка установить, к какому типу относится звезда, либо по ее цвету (цветам), либо, что предпочтительнее, по спектру, который может показать ее температуру и гравитацию. Отсюда можно оценить, какова абсолютная светимость объекта, а затем по его наблюдаемой яркости можно вычислить расстояние. Это известно как фотометрический параллакс или спектроскопический параллакс .

Один из способов определить расстояние до набора звезд — это надеяться на наличие RRLyrae в группе. Поскольку RRLyrae являются стандартными свечами , вы можете использовать закон обратных квадратов для извлечения расстояния.

rrlyraePeriod

Что делать, если нет RRLyrae?
Что вы делаете, когда у вас нет RRLyrae и вы находитесь за пределами расстояния, на котором можно использовать параллакс? Я бы сказал, надеюсь на какой-то другой тип переменной звезды или сверхновой, чтобы использовать ее в качестве стандартной свечи. Кроме того, я не совсем уверен. Все слишком локальное не будет расширяться вместе со Вселенной достаточно предсказуемым образом, чтобы связать красное смещение с расстоянием. Все звезды, которые мы надеемся увидеть, к сожалению, локальны (в нашей собственной галактике Млечный Путь, за исключением сверхновых).
Это определенно не типичный метод измерения расстояний до звезд. Лиры RR являются красными гигантами и крайне редки по сравнению со звездами главной последовательности. Вместо этого обычно оценивают абсолютную звездную величину и поглощение звезды, которые, в свою очередь, определяются с помощью многополосной фотометрии или спектроскопии. Таким образом, можно узнать светимость звезды и, следовательно, определить расстояние. В каком-то смысле звезда «становится» эталонной свечой, когда ее спектр изучен (пусть даже и с помощью фотометрии).
Хм - не уверен, почему правильный ответ был отклонен. Вы могли бы просто сказать, что есть более распространенные техники. Что было бы еще лучше, так это придумать собственный ответ.
@ Алексей Бобрик Кроме того, я был осторожен, чтобы сказать «Одним путем ..». Пожалуйста, дайте развернутый ответ на вопрос.
@astromax, извините за отрицательный ответ, я не имею в виду ничего плохого. Однако, подчеркиваю, это неправильный ответ на вопрос и почти не имеет значения. Стандартная техника описана выше, а параллакс является вторым наиболее распространенным методом. То, о чем вы тут говорите, больше подходит для определения расстояний до галактик и звездных скоплений.
@AlexeyBobrick Я все же не согласен, вопрос в том, как найти расстояние до "звезд" - во множественном числе. Я воспринял это как возможность рассказать обо всех методах определения расстояний до популяций звезд. Я думаю, что мой ответ на самом деле очень актуален, и независимо от того, является ли это наиболее распространенным методом. Трудно возразить против стандартных свечей. Если бы он хотел наиболее распространенную технику, он бы так и сказал. Он спрашивает расстояние до Проксимы Центавра, но мой ответ — это ответ на первую часть вопроса. Извините, но я думаю, что вы не правы здесь.
Я лично оставляю за собой отрицательный ответ за неправильные ответы - неуместные ответы, которые являются неполными или не обязательно лучшими ответами.
Это последний комментарий, который я собираюсь сделать — похоже, у вас возникли проблемы с моим дополнительным ответом в комментариях ниже, где я упоминаю: «Надеюсь на какой-то другой тип переменной звезды или сверхновой, чтобы использовать в качестве стандарта». свеча, я бы сказал. В остальном я не совсем уверен. Вот где я бы сказал - придумайте свой собственный ответ на этот вопрос, а не тратьте время на этот! Держу пари, ты отлично справишься.
@astromax, мое видение, заключается в том, что в этом вопросе у человека, который спрашивает, недостаточно опыта, чтобы судить об ответах, тогда как ни один из существующих ответов не имеет отношения к вопросу. Следовательно, понизьте голос до уровня 1-4, что, я думаю, подходит для разумных, но не относящихся к делу ответов. В идеальном сценарии я был бы рад увидеть еще один ответ, который дает краткое изложение возможных методов (на самом деле их не так много) с небольшим акцентом на двух стандартных (параллакс и величины), которые на самом деле были заданы ибо, если вы посмотрите на вопрос.
@AlexeyBobrick Извините, я действительно ничего не понимаю, что вы только что сказали. Я звоню вам сюда - я думаю, вы должны создать ответ, описывающий «метод», который вы описали выше.
@astromax, на данный момент мне не очень хочется отвечать на базовый вопрос с принятым ответом, но я могу направить вам ссылку с двумя методами, о которых я говорил: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax . В противном случае я предлагаю поговорить в чате, и вы можете расширить свой ответ, чтобы сделать его полным.

Для близких объектов метод параллакса работает отлично. Хотя для более высоких расстояний используются стандартные свечи, как упоминалось ранее. Яркость RR Лиры, Сверхновых типа Ia, можно было рассчитать, следовательно, по количеству света, которое мы получаем от этих объектов, мы можем оценить расстояние. Для еще более удаленных объектов метод красного смещения используется для расчета расстояния, где измеряется переход данной линии с заданной частотой (например, эмиссия железа), и сдвиг частоты, вызванный расширением Вселенной (явление, описываемое математически) дает нам подсказку о расстоянии до объекта.

Рассчитать расстояние до звезд
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v