Рассчитать расстояние до звезд

Я просто смотрел лекцию Карла Сагана. Он говорил о том, чтобы выяснить расстояние до звезд; это заинтересовало меня узнать больше о предмете.

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

star distances

— FunctionR
источник

Чтобы вы могли использовать закон обратных квадратов, сначала вы должны знать расстояние (если вы не используете так называемую стандартную свечу).

— astromax

Для Проксима Центавра, просто используйте параллакс. Запишите положение Проксимы Центавра (против «неподвижных» звезд дальше от нее) с интервалом в 6 месяцев и используйте угловое расстояние и диаметр орбиты Земли (около 186 миллионов миль), чтобы найти расстояние.

— Баррикартер

Как я изложил в комментариях ниже, принятый ответ здесь едва ли относится к стандартным методам определения расстояния до звезд в астрономии. Вместо этого можно найти соответствующую информацию, например, по этой ссылке: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax

— Алексей Бобрик

@barrycarter Это почти так просто, но не совсем - см. ниже.

— Роб Джеффрис

Ответы:

В настоящее время принятый ответ не имеет отношения к определению расстояния до звезды, подобной Проксиме Центавра.

Вот как работает параллакс. Вы измеряете положение звезды в поле звезд, которые (предположительно) намного дальше. Вы делаете это дважды, разделенные на 6 месяцев. Затем вы вычисляете угол, на который звезда сместилась на фоне своих звезд. Этот угол образует часть большого треугольника с основанием, равным диаметру орбиты Земли вокруг Солнца. Затем тригонометрия сообщает, 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» фактически равен половине этого углового смещения, и говорят, что звезда находится на расстоянии 1 парсек, если угол параллакса составляет 1 секунду дуги. Таким образом, 1% составляет 1 AU / м. Чем больше параллакс, тем ближе звезда. $\tan (\theta) = 3.08\times10^{16}$

В настоящее время спутник Gaia картирует все небо и оценивает крошечные параллаксы с точностью от до угловых секунд (в зависимости от яркости цели) для примерно миллиарда звезд. $10^{-5}$ $10^{-4}$

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

Параллакс, взятый из Би-би-си "кусается сайт"

Теперь в действительности это немного сложнее, чем это, 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 правильного движения больше, чем параллакс. Но эти два компонента могут быть четко видны и разделены (см. Ниже). Именно (половина) амплитуда искривленного движения на рисунке ниже соответствует параллаксу. Собственное движение - это просто постоянный линейный тренд относительно фоновых звезд.

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

HST изображения Проксима Центавра

Измерения параллакса лучше всего подходят для ближайших звезд, потому что угол параллакса больше. Для более далеких звезд или тех, у кого нет измерения параллакса, есть множество методов. Для изолированных звезд наиболее распространенной является попытка установить тип звезды по ее цвету (цветам) или предпочтительно по спектру, который может показать ее температуру и гравитацию. Из этого можно оценить, какова абсолютная яркость объекта, а затем по его наблюдаемой яркости можно рассчитать расстояние. Это известно как фотометрический параллакс или спектроскопический параллакс .

— Роб Джеффрис
источник

Один из способов найти расстояние до коллекции звезд - это надеяться на RRLyrae в куче. Поскольку RRLyrae являются стандартными свечами , вы можете использовать закон обратных квадратов, чтобы извлечь расстояние.

rrlyraePeriod

— astromax
источник

Что делать, если нет RRLyrae?

— FunctionR

Что вы делаете, когда у вас нет RRLyrae и вы находитесь за пределами параллакса, который можно использовать? Я бы сказал, что можно надеяться на какой-то другой тип переменной звезды или сверхновых, чтобы использовать их в качестве стандартной свечи. Помимо этого я не совсем уверен. Все слишком локальное не будет расширяться вместе со вселенной достаточно предсказуемым образом, чтобы связать ее красное смещение с расстоянием. К сожалению, все звезды, которые мы надеемся увидеть, являются локальными (в нашей собственной галактике Млечный Путь; за исключением сверхновых).

— astromax

Хм - не уверен, почему правильный ответ был отклонен. Вы могли бы просто сказать, что есть более распространенные методы. Что было бы еще лучше, так это придумать собственный ответ.

— astromax

@astromax, извините за занижение вашего ответа, я не имею в виду ничего плохого. Тем не менее, я подчеркиваю, что это не правильный ответ на вопрос, и почти не имеет значения. Стандартная техника, как я описал ранее, и параллакс - второй по распространенности метод. То, о чем вы здесь говорите, больше подходит для определения расстояний до галактик и звездных скоплений.

— Алексей Бобрик

Я лично оставляю за собой отрицательный ответ за неправильные ответы - не относящиеся к делу ответы, которые являются неполными или не обязательно лучшим ответом.

— astromax

Для близких объектов метод параллакса работает отлично. Хотя для более высоких расстояний используются стандартные свечи, как упоминалось ранее. Яркость RR Lyrae, типа сверхновых Ia, может быть рассчитана, поэтому, исходя из количества света, которое мы получаем от этих объектов, мы можем оценить расстояние. Для еще более удаленных объектов метод красного смещения используется для вычисления расстояния, на котором измеряется заданный переход линии с заданной частотой (например, излучение железа), и сдвига частоты, вызванного расширением Вселенной (явление, описанное математически) дает нам подсказку о расстоянии объекта.

— гость
источник