Что, наконец, потребуется, чтобы точно измерить расстояние до Бетельгейзе?

Комментарии ниже Какое максимальное расстояние можно измерить с помощью параллакса? обсудить проблемы, связанные с измерениями параллакса Бетельгейзе, и дать ссылку на Бетельгейзе из Википедии; Измерения расстояния , который содержит интригующий абзац:

В 2008 году с помощью Очень большой решетки (VLA) было получено радиорешение 5,07 ± 1,10 мсд, что соответствует расстоянию 197 ± 45 пк или 643 ± 146 световых лет. 83 Как указывает исследователь Харпер: «Пересмотренный параллакс Hipparcos приводит к большему расстоянию (152 ± 20 пк), чем исходный; однако астрометрическое решение по-прежнему требует значительного космического шума в 2,4 мсд . ясно, что данные Hipparcos все еще содержат систематические ошибки неизвестного происхождения». Хотя радиоданные также имеют систематические ошибки, решение Harper объединяет наборы данных в надежде смягчить такие ошибки. 83Обновленный результат дальнейших наблюдений с помощью ALMA и e-Merlin дает параллакс 4,51 ± 0,8 мсек. дуги и расстояние 222 (+34/−48) пк.[10] Дальнейшие наблюдения привели к слегка измененному параллаксу 4,51 ± 0,80. 10

83 Харпер и др. (2008) Новое расстояние VLA-Hoppocaros до Бетельгейзе и его последствия

10 Харпер и др. (2017) Обновленное астрометрическое решение 2017 года для Бетельгейзе

Глядя на раздел 3.1 Harper et al. (2008):

Как обсуждалось в разделе 1, Бетельгейзе требовала существенного дополнительного источника ошибки (космического шума) для получения ожидаемого χ2. Фактическая природа этого космического шума неизвестна, но он может быть связан с движением фотоцентра, положение которого вряд ли будет случайным в короткие промежутки времени и, вероятно, приведет к систематической ошибке в астрометрическом решении. Позиционный угол оси вращения звезды был измерен по пространственно разрешенным ультрафиолетовым спектрам космического телескопа Хаббла. Уитенбрук и др. (1998) нашли ~ 55 ° (измерено к востоку от севера) по характеристикам поглощения в данных спектрографа высокого разрешения Годдарда, а Harper & Brown (2006) нашли ~ 65 ° по характеристикам излучения в данных спектрографа изображений космического телескопа за несколько эпох. Распределение фотоцентров, возможно, обусловленное конвективными и кориолисовыми условиями, может иметь особое отношение к оси вращения. Вектор собственного движения звезды также имеет позиционный угол 68°, и флуктуации яркости, происходящие преимущественно вблизи звездного экватора, могут вызывать разброс параллаксных смещений, хотя флуктуации, вызванные самим вращением звезды, маловероятны из-за периода вращения ~17 лет. (Уитенбрук и др., 1998).

Если я правильно понимаю; проблема с точным измерением положения Бетельгейзе заключается в том, что она настолько велика и неоднородна, что ее «фотоцентр» (радио, оптический или иной) может значительно отличаться от ее центра масс.

А проблема с получением точных определений параллакса состоит в том, что его неравномерность изменяется на временных масштабах, сравнимых с годом . Если бы это было намного быстрее или намного медленнее, это не было бы такой большой проблемой.

Интерферометрические оптические изображения Бетельгейзе подтверждают значительную неоднородность по всему ее диску.

Вопрос: Что, наконец, потребуется, чтобы точно измерить расстояние до Бетельгейзе?


Чтобы увидеть, как оптически выглядит неоднородная Бетельгейзе: (не стесняйтесь редактировать и добавлять лучшие ссылки)

Хороший радар и много терпения. ;)
@ PM2Ring Я только что наконец понял, что вы действительно имели в виду «хороший радар», а не радиоастрономию, поэтому потребуется немало терпения ;-)

Ответы (2)

Проблема в том, что видимый диаметр Бетельгейзе составляет около 50 мсек. дуги (миллиарсекунда --- 1 мсек. дуги составляет около 5 нанорадиан), в то время как ее параллакс составляет около 5 мсек. дуги, а ее форма и поверхностная яркость нерегулярны и непостоянны.

Учитывая это, текущие измерения удивительно точны. Таким образом, я могу определить около трех подходов к выполнению этого измерения, и я недостаточно знаю, чтобы понять, какой из них может действительно работать или какой из них, как ожидается, сработает в первую очередь.

  1. Измерьте расстояние без использования параллакса. Скорее всего, это означает получение точной оценки абсолютной яркости всего или части диска звезды и сравнение ее с видимой яркостью. Спектроскопия могла бы дать точное представление о температуре, что, в свою очередь, позволило бы рассчитать яркость, а интерферометрия могла бы позволить ограничить измерения небольшой областью около центра диска, которая явно не была звездным пятном или чем-то еще.

  2. Одновременно сфотографируйте диск и измерьте его положение относительно фоновых звезд, что позволит точно оценить положение центра масс.

  3. Увеличьте базовую линию измерения параллакса. Например, пара телескопов на противоположных сторонах орбиты Сатурна будет иметь в 10 раз большую базовую линию и более или менее в 10 раз большую точность.

Обновление: кажется, консорциум Gaia теперь рассчитывает обойти ограничения яркости и получить данные для всех звезд. Со страницы Википедии

Хотя изначально планировалось ограничить наблюдения Gaia звездами слабее 5,7 звездной величины, испытания, проведенные на этапе ввода в эксплуатацию, показали, что Gaia может автономно идентифицировать звезды с яркостью 3. Когда в июле 2014 года Gaia приступила к регулярной научной работе, она была настроена на обычно обрабатывают звезды в диапазоне звездных величин 3–20.[57] За пределами этого ограничения используются специальные процедуры для загрузки необработанных данных сканирования оставшихся 230 звезд ярче 3-й величины; разрабатываются методы обработки и анализа этих данных; и ожидается, что будет «полный охват неба на ярком конце» со стандартными ошибками «несколько десятков микросекунд».

Я не знаю, насколько это поможет с Бетельгейзе из-за ее большого видимого диаметра.

Это напоминает мне о том, в чем преимущества размещения космического телескопа после пояса астероидов или ближе к поясу Купье? и Каковы преимущества и недостатки отправки телескопа в дальний космос? (который должен быть вновь открыт хотя бы временно). Возможно, вы также можете опубликовать и ответить на один или оба.
Также добавьте немного астросейсмологии... arxiv.org/abs/2006.09837

Значит, параллакс Гиппарха Бетельгейзе кажется недостаточно точным?

Если бы кто-нибудь запустил еще более совершенный астрометрический спутник, чем Гиппарх.

На самом деле ЕКА запустило еще более совершенный астрометрический спутник Gaia, который, как ожидается, будет работать с 2013 по 2022 год. И возможно, что Gaia уже произвела более точные измерения параллакса Бетельгейзе.

[Добавлено 02.06.2020. Кто-то сказал, что Бетельгейзе слишком яркая, чтобы ее могла наблюдать Гея. Поскольку Бетельгейзе является 10-й самой яркой звездой, не считая Солнца, если смотреть с Земли, это означает, что Гайя не может изучить несколько самых ярких звезд, которые видны с Земли. Возможно, будущие космические обсерватории будут иметь возможность измерять и эти несколько очень ярких звезд.]

И если этого недостаточно, возможно, когда-нибудь копии спутника Gaia или даже более совершенные астрометрические обсерватории могут быть запущены в точки L4 и L5 Юпитера, среди троянских астероидов.

Наблюдения параллакса, сделанные с Земли или со спутников, вращающихся вокруг Земли, имеют максимально возможную базовую линию около 2 астрономических единиц (а.е.), если они проводятся с интервалом в шесть месяцев, когда Земля находится на противоположных сторонах своей орбиты.

Спутники обсерватории в позициях Юпитера L4 и L5 всегда будут находиться на расстоянии около 10,4 а.е. друг от друга.

Спутники обсерватории в положениях L4 и L5 Сатурна всегда будут находиться на расстоянии около 19,08 а.е. друг от друга.

Спутники обсерватории в позициях L4 и L5 Урана всегда будут находиться на расстоянии около 38,44 а.е. друг от друга.

Спутники обсерватории в позициях L4 и L5 Нептуна всегда будут находиться на расстоянии около 60,12 а.е. друг от друга. Базовый уровень в 30,06 раза больше, чем при использовании обсерваторий на Земле.

И, конечно же, спутники обсерватории в позициях L4 и L5 Юпитера иногда будут находиться на противоположных сторонах Солнца от спутников в позициях L4 и L5 Нептуна.

И, конечно же, если копии спутника «Гайя» или даже более совершенные обсерватории будут отправлены из Солнечной системы в нескольких различных равноудаленных направлениях, они в конечном итоге превысят расстояние до орбиты Нептуна и будут иметь еще большие базовые линии для наблюдения параллакса.

И это может быть необходимо для получения чрезвычайно точных измерений положения и расстояний до ближайших звезд, прежде чем к ним будут отправлены беспилотные зонды или пилотируемые экспедиции.

И, конечно же, одна из миссий беспилотных или пилотируемых полетов к другим звездным системам будет заключаться в проведении астрометрических наблюдений и измерений параллакса на расстоянии световых лет от Земли. Например, с базой в световые годы можно было бы измерить параллаксы каждой звезды в Галактике Андромеды и составить ее трехмерную карту, в дополнение к гораздо более точному отображению положения звезд в нашей галактике.

[Добавлено 2 июня 2020 г. Наблюдения за направлением на Бетельгейзе с орбиты Земли могут создать космический цилиндр диаметром Бетельгейзе и простирающийся на сотни и тысячи световых лет в космос. Бетельгейзе находится где-то в этом цилиндре пространства. Наблюдения за направлением на Бетельгейзе из другой звездной системы, удаленной на несколько световых лет, дали бы аналогичный цилиндр с другой ориентацией. Там, где два цилиндра частично или полностью пересекаются, будет место, где находится Бетельгейзе, и длина цилиндра может быть намного короче, чем при наблюдениях только из одной солнечной системы.]

Так что, возможно, расстояние до Бетельгейзе будет точно измерено незадолго до того, как первые беспилотные или пилотируемые космические корабли будут отправлены к ближайшим звездам.

Вы должны упомянуть, что спутник Gaia находится на L2, что полезно, поскольку позволяет проводить одновременные измерения, а не ждать 6 месяцев, пока Земля окажется на противоположной стороне от Солнца.
Бетельгез слишком яркая для Гайи!
@userLTK Это не то, почему это на L2. Это нужно для того, чтобы получить стабильную среду с Землей, Луной и Солнцем, всегда в одном направлении. Его миссия рассчитана на пять лет, и данные параллакса уточняются из полного набора данных миссии.
@SteveLinton Ой. И спасибо за поправки. Я оставлю комментарий как полезную информацию с внесенными вами исправлениями.
«Наблюдения за направлением на Бетельгейзе с орбиты Земли могут создать космический цилиндр диаметром с Бетельгейзе и простирающийся на сотни и тысячи световых лет в космос» — разве это не космический конус?