Urok22-Расстояние до звезд

Урок 22

Капелла, 42,2 св.лет

Тема: Расстояние до звезд

Нат, 131 св.лет

Бетельгейзе, 427,5 св.лет

Беллатрикс, 243,0 св.лет

Альдебаран, 65,1 св.лет

Саиф, 721,6 св.лет

Ригель, 772,9 св.лет

Вечернее звездное небо. Появляется молодой месяц, апрель 2006г.

Аберрация

В 1610г Г. Галилей , разглядев в Млечном Пути множество звезд, говорит, что они находятся на разном расстояние от Земли.

В 1728г Дж. Брадлей (1693-1762, Англия), производя измерения координат γ Дракона с 14 декабря 1725г по 14 декабря 1726г определяет, что звезда описала эллипс с большой полуосью 20,5". Еще в течение года проверил на других звездах    вывод тот же,  все звезды в течение года описывают на небе эллипсы , - что доказывает годичное движение Земли вокруг Солнца [открыл аберрацию , 1726г].

   Это была первая в мире попытка определения параллакса звезды и впервые в качестве базиса использовал R земной орбиты = 146,9 млн.км = 1 а.е .

Млечный путь в районе Южного Креста.

При этом приходится измерять ничтожно малые смещения звезд при их наблюдении с разных точек земной орбиты, т.е в разное время года.

Параллакс

Для определения расстояния до сравнительно близких звезд применяется метод параллаксов (ближе 300пк), известный более 2000 лет назад, а впервые успешно применен в 1837г.

r

Впервые параллакс звезды был измерен к 8 февраля 1837г русским астрономом Василий Яковлевич Струве (1793-1864) . Это была Вега ( α Лиры ).

После 17 измерений он определил ее параллакс в 0,125".

Из Δ видно, что r = a/sin π

Так как для звезд угол π очень мал (1 рад =206265˝ ,

тогда r = 206265"a/ π = 206265"/ π а.е.

Расстояние до звезды , которое соответствует параллаксу = 1˝ называют парсеком , тогда r =1/ π .

Единицы расстояния

Расстояние до звезд можно определить как в километрах и астрономических единицах , так и в парсеках и световых годах .

Из формулы видно, что:

1пк = 206265а.е. ≈ 3,08 . 10 13 км

1св.год = 3 . 10 5 км/с . 365,25 . 24 . 3600с ≈ 9,46 . 10 12 км

тогда 1 пк ≈ 3,26 св.год

1кпк (килопарсек) = 10 3 пк     1Мпк (мегапарсек) = 10 6 пк

Параллакс даже самых близких звезд меньше 1",

то есть нет звезд к нам ближе 1 парсека.

Расстояние до ближайших к нам звезд:

Солнце 8,3 св.мин

Проксима Центавра 4,22 св.г

Толиман a -Центавра А 4,36 св.г a -Центавра B 4,36 св.г Звезда Бернарда 5,96 св.г

Вольф 359 7,78 св.г

Лаланд 21185 8,29 св.г

Сириус А 8,58 св.г Сириус B 8,58 св.г

Сириус С 8,58 св.г Лейтен 726-8 A 8,72 св.г Лейтен 726-8 В 8,72 св.г

Росс 154 9,68 св.г

Росс 248 10,32 св.г

Определение параллаксов КА

Астрономический спутник « Гиппарх » (HIPPARCOS, ЕКА), запуск 8.08.1989г. На борту имел 29 см рефлектор с фокусным расстоянием 140 см. КА работая на орбите 37 месяцев. Для обзора всего неба аппарат вращался вокруг своей оси с периодом 2 h 05 m , а ось вращения имела прецессионное движение с периодом 57 суток и амплитудой 43°. До 1993г с точностью до 0,001" определил параллаксы 118 218 звезд до 12,4 m , находящихся от нас на расстоянии до 1000 пк.

По результатам его работы напечатан в июле 1997 году каталог Hipparcos (Перриман и др., 1997) являющимся одним из наиболее точных [ на уровне 1 mas (milli arc second) ] , массовых каталогов положений, собственных движений и параллаксов 118 218 звезд. Кроме того составлен каталог Tycho , содержащий уже 1 058 332 звезд, с точностью измерения тех же параметров до 25 mas.

В 2004 году планировался запуск астрономического исследователя-картографа FAME, который в ходе пяти лет работы должен был определить координаты 40 млн. звезд с точностью в 10 раз превосходящей его предшественника. Но проект пока не реализован.

Звездная величина - блеск

Гиппарх Родосский (190-125г, Др.Греция) в 134г до НЭ впервые ввел понятие звездной величины m . Считая, что чем ярче звёзды, тем они имеют больший размер. Берёт Вегу (α Лиры) за 1 m , а еле видимые за 6 m . К 125г до НЭ составил звёздный каталог из 1008 звёзд 48 созвездий.

Невооруженным глазом на небе можно насчитать около 6000 звезд.

С помощью телескопов – миллиарды звезд.

В 1603г Иоганн БАЙЕР (1572-1625, Германия) впервые обозначает звезды буквами греческого алфавита в порядке убывания их блеска.

звездная величина характеризуется не размерами, а БЛЕСКОМ (яркость) - освещенность, создаваемая звездой на Земле Шкалу Гиппарха сохранили.

Причем выяснилось, что

звезды 1 m в 100 раз ярче звезды 6 m .

Обозначив X - разность в блеске на одну звездную величину , тогда X 6-1 =100 → X 5 =100 ,

отсюда lgX=0,4 или X=2,512 .

Визуальный способ

через блеск (яркость) звезд и звездные величины.

Пусть 1-я звезда имеет m 1 и I 1 , а 2-я звезда m 2 , I 2 . Тогда, как установил в 1857г Н.Р. Погсон (1829-1891, Англия)

Блеск звезд и звездная величина бывает разная, даже отрицательная. Так самая яркая звезда неба Сириус имеет m=-1,46 m , Солнце m=- 26,58 m

На окраинах ММО, молодое звездное скопление NGC 602. Фото телескопа Хаббл

     Но видимая звездная величина ничего не говорит о светимости звезд находящихся на разном расстоянии от нас. Для характеристики светимости (мощности излучения) применяют понятие абсолютной звездной величины (М) - видимой звездной величины звезды с расстояния в 10 пк.

Так наше Солнце имея m=-26,58 m , с 10 пк выглядело бы как звезда М=4,84 m .

Тогда формула Погсона примет вид I/I 0 =2,512 М-m

I/I 0 =r 0 2 /r 2

10 2 /r 2 =2,512 M-m ,