som är långt borta från oss. Är stjärnorna långt ifrån oss? den mest avlägsna stjärnan
Hur ofta ser vi förtrollade upp i himlen, förvånade över de glittrande stjärnornas skönhet! De verkar vara utspridda över himlen och lockar oss med sitt mystiska sken. Många frågor uppstår i det här fallet, men en sak är klar: stjärnorna är väldigt långt borta. Men vad ligger bakom ordet "mycket"? Hur långt är stjärnorna från oss? Hur kan man mäta avståndet till dem?
Men först, låt oss ta itu med själva begreppet "stjärna".
Vad betyder ordet "stjärna"?
En stjärna är en himlakropp (ett materiellt föremål som bildas naturligt i yttre rymden) där termonukleära reaktioner äger rum. En termonukleär reaktion är en typ av kärnreaktion där lätta atomkärnor kombineras till tyngre på grund av den kinetiska energin i deras termiska rörelse.
Vår sol är en typisk stjärna..
Enkelt uttryckt är stjärnor enorma lysande gaskulor (plasma). De bildas huvudsakligen av väte och helium genom interaktion - gravitationskompression. Temperaturen i stjärnornas djup är enorm, den mäts i miljoner kelvin. Om du vill kan du omvandla denna temperatur till grader Celsius, där °C = K−273,15. På ytan är den förstås lägre och uppgår till tusentals kelviner.
Stjärnor är universums huvudkroppar, eftersom de innehåller huvuddelen av den lysande materien i naturen.
Med blotta ögat kan vi se cirka 6 000 stjärnor. Alla dessa synliga stjärnor (inklusive de som är synliga med teleskop) är i den lokala gruppen av galaxer (dvs. Vintergatan, Andromeda och Triangulum-galaxerna).
Närmast solen är stjärnan Proxima Centauri. Den ligger 4,2 ljusår från solsystemets centrum. Om detta avstånd omvandlas till kilometer blir det 39 biljoner kilometer (3,9 10 13 km). Ett ljusår är lika med den sträcka som ljuset tillryggalagt på ett år - 9 460 730 472 580 800 meter (eller 200 000 km/s).
Hur mäts avståndet till stjärnor?
Som vi redan har sett är stjärnorna väldigt långt ifrån oss, så dessa enorma lysande bollar framstår för oss som små lysande punkter, även om många av dem kan vara många gånger större än vår sol. Det är väldigt obekvämt att arbeta med så stora siffror, så forskare har valt ett annat, relativt enkelt sätt att mäta avståndet till stjärnor, men mindre exakt. För att göra detta observerar de en viss stjärna från två poler på jorden: söder och norr. I en sådan observation förskjuts stjärnan ett litet avstånd för den motsatta observationen. Denna förändring kallas parallax. Så, parallax är en förändring i den uppenbara positionen för ett föremål i förhållande till en avlägsen bakgrund, beroende på observatörens position.
Vi ser detta i diagrammet.
Bilden visar fenomenet parallax: reflektionen av lyktan i vattnet är avsevärt förskjuten i förhållande till den praktiskt taget oförskjutna solen.
Att känna till avståndet mellan observationspunkter D ( bas) och förskjuta vinkeln α i radianer, kan du bestämma avståndet till objektet:
För små vinklar:
För att mäta avståndet till stjärnor är det bekvämare att använda den årliga parallaxen. årlig parallax- vinkeln med vilken jordbanans halvstora axel är synlig från stjärnan, vinkelrätt mot stjärnans riktning.
Årliga parallaxer är indikatorer på avstånd till stjärnor. Avstånd till stjärnor uttrycks bekvämt i parsecs. (ps). En sträcka vars årliga parallax är 1 bågsekund kallas parsec(1 parsek = 3,085678 1016 m). Den närmaste stjärnan, Proxima Centauri, har en parallax på 0,77″, så avståndet till den är 1,298 st. Avståndet till stjärnan α Centauri är 4/3 ps.
Till och med Galileo Galilei föreslog att om jorden kretsar runt solen, så kan detta ses från parallaxens variation för avlägsna stjärnor. Men de instrument som fanns då kunde inte upptäcka stjärnornas parallaktiska förskjutning och bestämma avstånden till dem. Och jordens radie är för liten för att fungera som grund för att mäta den parallaktiska förskjutningen.
De första framgångsrika försöken att observera stjärnornas årliga parallax gjordes av en enastående rysk astronom V. Ya. Struve för stjärnan Vega (α Lyra) publicerades dessa resultat 1837. Men vetenskapligt tillförlitliga mätningar av den årliga parallaxen utfördes först av en tysk matematiker och astronom F. V. Besselår 1838 för stjärnan 61 Cygnus. Därför ges prioritet att upptäcka stjärnornas årliga parallax till Bessel.
Genom att mäta den årliga parallaxen kan man på ett tillförlitligt sätt bestämma avstånden till stjärnor som inte är längre än 100 ps, eller 300 ljusår. Avstånd till mer avlägsna stjärnor bestäms för närvarande med andra metoder.
På Internets gränslösa vidder snubblade jag på något sätt över följande bild.
Naturligtvis är denna lilla cirkel mitt i Vintergatan hisnande och får dig att tänka på många saker, från varats svaghet till universums gränslösa storlek, men ändå uppstår frågan: hur mycket är allt detta sant?
Tyvärr angav inte kompilatorerna av bilden radien för den gula cirkeln, och att uppskatta den med ögat är en tvivelaktig övning. @FakeAstropix-diskanterna ställde dock samma fråga som jag och hävdar att den här bilden är korrekt för cirka 99% av stjärnorna som är synliga på natthimlen.
En annan fråga är, hur många stjärnor kan ses på himlen utan att använda optik? Man tror att upp till 6000 stjärnor kan observeras från jordens yta med blotta ögat. Men i verkligheten kommer detta antal att vara mycket mindre - för det första, på norra halvklotet kommer vi fysiskt inte att kunna se mer än hälften av detta antal (detsamma gäller för invånare på det södra halvklotet), och för det andra pratar vi om ideala observationsförhållanden, som i verkligheten är praktiskt taget omöjliga att nå. Bara det är värt en ljusförorening av himlen. Och när det kommer till de mest avlägsna synliga stjärnorna, i de flesta fall, för att kunna lägga märke till dem, behöver vi exakt idealiska förhållanden.
Men ändå, vilka av de små blinkande punkterna på himlen ligger längst bort från oss? Här är listan jag lyckats få ihop hittills (även om jag såklart inte skulle bli förvånad om jag missade mycket, så döm inte för hårt).
Deneb- den ljusaste stjärnan i stjärnbilden Cygnus och den tjugonde ljusaste stjärnan på natthimlen, med en skenbar magnitud på +1,25 (man tror att gränsen för synlighet för det mänskliga ögat är +6, högst +6,5 för personer med verkligen utmärkt syn). Denna blå-vita superjätte, som ligger mellan 1 500 (senaste uppskattningen) och 2 600 ljusår från oss - alltså sänds ljuset från Deneb vi ser ut någonstans mellan den romerska republikens födelse och västromerska rikets fall.
Denebs massa är ungefär 200 gånger massan av vår stjärna än solen, och ljusstyrkan överstiger solminimumet med 50 000 gånger. Om han var i Sirius ställe skulle han gnistra på vår himmel ljusare än fullmånen.
P Cygnus klädd i rött
Mu Cepheiäven känd som Herschels granatstjärna, är en röd superjätte, kanske den största stjärnan som är synlig för blotta ögat. Dess ljusstyrka överstiger solens med 60 000 till 100 000 gånger, och radien, enligt nya uppskattningar, kan vara 1 500 gånger solens. Mu Cephei ligger på ett avstånd av 5500-6000 ljusår från oss. Stjärnan är i slutet av sin livsväg och kommer snart (med astronomiska mått) att förvandlas till en supernova. Dess skenbara magnitud varierar från +3,4 till +5. Det tros vara en av de rödaste stjärnorna på den norra himlen.
Plasketts stjärna ligger på ett avstånd av 6600 ljusår från jorden i stjärnbilden Monoceros och är ett av de mest massiva systemen av dubbelstjärnor i Vintergatan. Stjärna A har en massa på 50 solmassor och en ljusstyrka som är 220 000 gånger så stor som vår stjärna. Stjärna B har ungefär samma massa, men dess ljusstyrka är mindre - "bara" 120 000 solenergi. Stjärnans A skenbara magnitud är +6,05 - vilket betyder att den teoretiskt sett kan ses med blotta ögat.
Systemet Den här kölen ligger på ett avstånd av 7500 - 8000 ljusår från oss. Den består av två stjärnor, varav den huvudsakliga är en klarblå variabel, är en av de största och mest instabila stjärnorna i vår galax med en massa på cirka 150 solmassor, varav 30 stjärnan redan har lyckats sjunka. På 1600-talet hade Eta Carina en fjärde magnitud, 1730 blev den en av de ljusaste i stjärnbilden Carina, men 1782 blev den återigen väldigt svag. Sedan, 1820, började en kraftig ökning av stjärnans ljusstyrka och i april 1843 nådde den en skenbar magnitud på -0,8, och blev ett tag den näst ljusaste stjärnan på himlen efter Sirius. Efter det sjönk Eta Carinas ljusstyrka, och 1870 var stjärnan osynlig för blotta ögat.
Men 2007 ökade stjärnans ljusstyrka igen, nådde magnituden +5 och blev synlig igen. Stjärnans nuvarande ljusstyrka uppskattas till minst en miljon solenergi och den verkar vara huvudkandidaten för titeln nästa supernova i Vintergatan. Vissa tror till och med att den redan har exploderat.
Avslutningsvis är det värt att nämna att det har funnits fall i historien då människor har kunnat observera mycket mer avlägsna stjärnor. Till exempel, 1987 i det stora magellanska molnet, beläget på ett avstånd av 160 000 ljusår från oss, bröt en supernova ut, som kunde ses med blotta ögat. En annan sak är att den, till skillnad från alla superjättar som anges ovan, kunde observeras under en mycket kortare tid.
"Mycket intressant och informativ information om hur du kan bestämma avståndet till ett objekt på marken med enbart ditt eget öga. Totalt beskrivs flera metoder för att bestämma avstånd på marken, men för vårt ämne att mäta avstånd till stjärnor, endast en av slutsatserna är viktig för oss, som säger att när ett föremål tas bort N gånger längre än det var från oss, visuellt minskar N gånger; och vice versa, hur många gånger vi för objektet närmare, så många gånger det visuellt kommer att öka. De där. om du tar ett föremål, mät dess fysiska längd (låt det vara en pinne 1 m lång), mät avståndet till detta föremål (låt det vara 0,1 m), ta sedan bort det här föremålet på ett avstånd av 4 m från där det var, då blir den visuellt 4 gånger mindre! Allt är väldigt enkelt. Genom att känna till detta beroende är det på marken möjligt att bestämma avståndet till objektet ganska exakt, men du måste veta dess faktiska storlek. Men detta är inget problem när det gäller en bil eller ett liknande välkänt föremål.Nu känner vi till detta enkla omvända förhållandeföremåls avstånd och storlekar, låt oss försöka ta en sväng på "grunderna i grunderna" och beräkna exemplarisk avstånd till närliggande stjärnor.
Skeptiker kommer omedelbart att säga att dessa optiska lagar kanske inte fungerar på kosmiska avstånd, så låt oss först börja med att kontrollera de kända fakta: Solen är 400 gånger större än månen. Avståndet från jorden till solen är också välkänt - cirka 150 miljoner km. Därför att på vår himmel är solen och månen visuellt likadana (detta märks helt under en total sol- eller månförmörkelse), det visar sig att månen borde vara närmare oss än solen med 400 gånger. Och detta är också bekräftat! Yandex för att hjälpa oss: från jorden till månen 384 467 km! Låt oss kolla om beroendeformeln fungerar, för detta delar vi 150 miljoner km med 384467 och får 390 gånger! De där. det visar sig att himlamekaniken fungerar absolut exakt och den optiska lagen om det omvända beroendet av ett föremåls skenbara storlek på avståndet observeras perfekt.
Nu måste vi hitta ett värdigt föremål att studera. Självklart blir det vår sol. Först vet vi avståndet till solen. För det andra, som forskare säger till oss, är vår sol bara en "vanlig" gul dvärg och det finns ett stort antal liknande stjärnor i G2-klassen på himlen - cirka 10% av alla stjärnor. och .
Nu det viktigaste: det visar sig att om vi har stjärnor på himlen (och de finns där), som, enligt forskare, är ungefär lika med storleken på vår sol - låt oss nu släppa konventionerna, de exakta parametrarna är inte så viktigt för oss, det viktiga är att stjärnan i sin ungefär samma storlek som solen - d.v.s. om vi vet hur många gånger solen visuellt större än denna stjärna, kommer vi att kunna beräkna det verkliga avståndet till denna stjärna! Allt är enkelt! Komplett analogi med månen och solen.
Nu tar vi en stjärna som har (enligt forskare) mycket nära parametrar till vår sol: till exempel, 18 Scorpio (18 Scorpii) - singel i stjärnbilden , som ligger på ett avstånd av ca 45,7 från jorden. Objektet är anmärkningsvärt genom att dess egenskaper är mycket lika .
Så "av stjärnan tillhör kategorin och är dubbelgängare : massa - 1,01 solmassor, radie - 1,02 solradier, luminositet - 1,05 solar luminosities"...
Låt mig förklara, den här stjärnan 18 Skorpionen kan ses på himlen med blotta ögat. I vilket fall som helst, om forskare kunde beskriva stjärnan - uppenbarligen genom spektrumet - så kommer vi inte att tvivla - denna stjärna är vår sols "dubbel".
Det finns många fler stjärnor som är jämförbara i storlek med vårt dagsljus. Till exempel Alpha Centauri, Zeta Reticuli, etc. Det är viktigt att förstå det viktigaste: det finns många synliga stjärnor på himlen, vars storlekar, enligt astronomer, är nära solens storlek.
Nu till själva tankeexperimentet:
Vi måste jämföra solens skiva och en stjärnas skiva, som, som vi vet från dess storlek, är dess nära analog. Hur många gånger är solens skiva större än stjärnan, hur många gånger är stjärnan längre än solen (testad av månen)!
Låt oss ta en dag när solen är i zenit (detta är vår visuella uppfattning) och försöka "uppskatta" hur många gånger solen kommer att vara större än sin "namne" (som bara syns på natten).
Så anta att på solens synliga skiva i zenit kan 1000 stjärnor avsättas (från ena kanten av skivan till den andra). Faktum är att det kan finnas fler, men det kommer jag att anta pga Wiki hävdar att de allra flesta stjärnor är mycket mindre än solen, vilket innebär att det bland de starka nattljusen på natthimlen kan finnas ganska många "bebisar", och detta minskar automatiskt avståndet till dem - till exempel, inte 1000 gånger, utan bara 100 eller ännu mindre!
Låt oss nu beräkna avståndet till stjärnan. 150 miljoner * 1000. Vi får: 150.000.000.000 km. =150 miljarder km. Låt oss nu beräkna hur mycket ljus som krävs för att täcka detta avstånd. Vi får trots allt höra om ett minimum av ljusår !!! Så vi vet att ljusets hastighet är 300 000 km/sek. Så vi delar bara 150 000 000 000 km med 300 000 km/sek och får tiden i sekunder: 500 000 sek. Det är bara 5.787 normala dagar! De där. ljuset från en sådan stjärna kommer att nå oss i bara några dagar ...
Låt oss nu räkna ut hur mycket du måste flyga på en raket med en hastighet av till exempel 10 km/s. Svaret blir 15 miljarder sekunder. Om det översätts till år, så är detta: 475,64 jordår! Visst är figuren fantastisk, men det är fortfarande inte ett ljusår! Detta är en lätt vecka max! De där. ljuset från stjärnorna som vi ser på himlen är det mest "fräscha" som varken är. Annars skulle vi se en svart tom himmel. Men om vi fortfarande ser det i stjärnorna, så är stjärnorna mycket närmare. Om vi antar att inte mer än hundra stjärnor längs diametern passar i solen, är det bara cirka 50 år att flyga till närmaste stjärna!
Utvärdering av information
Relaterade inlägg
Försumma effekterna av supernovaexplosioner stjärnor.Till exempel om jordens kollisioner ... bara i hur mycket långt förr fanns det den sista ... "hårig" eller "lurvig" ( stjärna). Under tiden kom detta ord inte in... Så som på oss det är ett millennium nu...
Definitionen av avstånd inom astronomi beror vanligtvis på hur långt borta himlakroppen är. Vissa metoder kan endast tillämpas på relativt nära föremål, såsom närliggande planeter. Andra är för mer avlägsna sådana, som stjärnor eller till och med galaxer. Dessa metoder är dock i allmänhet mindre exakta.
Hur man bestämmer avståndet till ett föremål i rymden
Metod för att bestämma avståndet till närliggande planeter
I solsystemet är detta relativt enkelt: planeternas rörelse här beräknas enligt Keplers lagar, och det är möjligt att beräkna avståndet för närliggande planeter och asteroider med hjälp av radarmätningar. På så sätt är det väldigt enkelt att ställa in avståndet.
Keplers lagar gäller inuti solsystemet
Hur mäts avståndet till stjärnor?
För stjärnor relativt nära oss kan den så kallade parallaxen bestämmas. I det här fallet är det nödvändigt att observera hur stjärnans position förändras som ett resultat av jordens rotation runt vår ljuskälla i förhållande till stjärnor som är mycket längre bort från oss. Beroende på mätningens noggrannhet är en ganska exakt och direkt bestämning av avståndet möjlig.
Beräkna avstånd från stjärnornas parallax
Om detta inte är lämpligt kan man försöka bestämma typen av stjärna från spektrumet för att härleda avståndet från den verkliga ljusstyrkan. Detta är redan en indirekt metod, eftersom vissa antaganden måste göras om stjärnan.
Mätning av avstånd från stjärnornas spektrum
Om det är omöjligt att tillämpa denna metod, försöker forskare klara sig med en "avståndsskala". Samtidigt letar de efter stjärnor vars ljusstyrka är exakt känd från observationer i vår galax. Sådana föremål kallas "standardljus". De är till exempel Cepheidstjärnor, vars ljusstyrka ändras med jämna mellanrum. Enligt teorin beror hastigheten på dessa förändringar på stjärnans maximala ljusstyrka.
Beräknar avstånd från Cepheider
Om sådana Cepheider finns i en annan galax och du kan observera hur ljusstyrkan hos en stjärna förändras, bestäms dess maximala ljusstyrka och sedan avståndet från oss. Ett annat exempel på ett standardljus är en viss sorts supernovaexplosion, som astronomer tror alltid har samma maximala ljusstyrka.
Ett standardljus kan vara en supernovaexplosion
Men även denna metod har sina begränsningar. Sedan använder astronomer rödförskjutningen i galaxernas spektra.
Att öka våglängden på ljus som kommer från en galax gör att det ser rödare ut i spektrumet, kallat rödförskjutning.
Baserat på den kan borttagningshastigheten för en galax beräknas, som är direkt relaterad – enligt Hubbles lag – till avståndet till denna galax från jorden.
När vi föreställer oss avlägsna stjärnor tänker vi vanligtvis på avstånd på tiotals, hundratals eller tusentals ljusår. Alla dessa armaturer tillhör vår galax - Vintergatan. Moderna teleskop kan lösa stjärnor i de närmaste galaxerna - avståndet till dem kan nå tiotals miljoner ljusår. Men hur långt sträcker sig observationsteknikens möjligheter, särskilt när naturen hjälper den? Den senaste häpnadsväckande upptäckten av Ikaros - den mest avlägsna stjärnan i universum som hittills känts - indikerar möjligheten att observera extremt avlägsna kosmiska fenomen.
Naturens hjälp
Det finns ett fenomen på grund av vilket astronomer kan observera de mest avlägsna föremålen i universum. Det kallas en av konsekvenserna av den allmänna relativitetsteorin och är förknippat med avböjningen av en ljusstråle i ett gravitationsfält.
Linseffekten ligger i det faktum att om något massivt föremål befinner sig mellan observatören och ljuskällan på siktlinjen, skapas en förvrängd eller multipel bild av källan genom att böja sig i dess gravitationsfält. Strängt taget avleds strålarna i gravitationsfältet hos vilken kropp som helst, men den mest märkbara effekten ges naturligtvis av de mest massiva formationerna i universum - galaxhopar.
I de fall där en liten kosmisk kropp, som en enda stjärna, fungerar som en lins, är den visuella förvrängningen av källan nästan omöjlig att fixa, men dess ljusstyrka kan öka avsevärt. Denna händelse kallas mikrolinsning. Båda typerna av gravitationslinser har spelat en roll i historien om upptäckten av den mest avlägsna stjärnan från jorden.
Hur gick upptäckten till
Upptäckten av Ikaros underlättades av en lycklig olycka. Astronomer har observerat en av de avlägsna MACS J1149.5+2223, som ligger ungefär fem miljarder ljusår bort. Den är intressant som gravitationslins, på grund av den speciella konfigurationen av vilken ljusstrålar böjs på olika sätt och så småningom färdas olika avstånd till betraktaren. Som ett resultat måste de individuella elementen i den linsade bilden av ljuskällan fördröjas.
2015 väntade astronomer på Refsdal-supernovan som förutspåddes av denna effekt i en mycket avlägsen galax, vars ljus når jorden om 9,34 miljarder år. Den förväntade händelsen inträffade faktiskt. Men på bilderna 2016-2017 som togs av Hubble-teleskopet, förutom supernovan, fann man något annat som inte var mindre intressant, nämligen bilden av en stjärna som tillhör samma avlägsna galax. Genom briljansens natur bestämdes det att detta inte är en supernova, inte en gammastrålning utan en vanlig stjärna.
Det blev möjligt att se en enda stjärna på så stort avstånd tack vare en mikrolinsningshändelse i själva galaxen. Slumpmässigt passerade ett föremål framför stjärnan - med största sannolikhet en annan stjärna - med en massa av solens storlek. Han själv förblev naturligtvis osynlig, men hans gravitationsfält ökade ljuskällans briljans. I kombination med linseffekten av MACS J1149.5+2223-klustret resulterade detta fenomen i en ökning av ljusstyrkan för den mest avlägsna synliga stjärnan med en faktor 2000!
En stjärna som heter Icarus
Den nyupptäckta armaturen fick det officiella namnet MACS J1149.5+2223 LS1 (Lensed Star 1) och sitt eget namn - Icarus. Den tidigare rekordhållaren, som hade den stolta titeln som den mest avlägsna stjärnan som kunde observeras, ligger hundra gånger närmare.
Ikaros är extremt ljus och varm. Detta är en blå superjätte av spektralklass B. Astronomer har kunnat bestämma stjärnans huvudegenskaper, såsom:
- massa - inte mindre än 33 solmassor;
- ljusstyrka - överstiger solenergin cirka 850 000 gånger;
- temperatur - från 11 till 14 tusen kelvin;
- metallicitet (innehållet av kemiska grundämnen tyngre än helium) är cirka 0,006 solenergi.
Ödet för den mest avlägsna stjärnan
Den mikrolinsningshändelse som gjorde det möjligt att se Ikaros inträffade, som vi redan vet, för 9,34 miljarder år sedan. Universum var då bara cirka 4,4 miljarder år gammalt. En ögonblicksbild av denna stjärna är en slags småskalig frysbild från den avlägsna eran.
Under den tid som ljus som sänds ut för mer än 9 miljarder år sedan reste avståndet till jorden, drev den kosmologiska expansionen av universum galaxen där den mest avlägsna stjärnan levde till ett avstånd av 14,4 miljarder ljusår.
Icarus själv, enligt moderna idéer om utvecklingen av stjärnor, upphörde att existera för länge sedan, för ju mer massiv stjärnan är, desto kortare bör dess livslängd vara. Det är möjligt att en del av substansen i Ikaros fungerade som ett byggnadsmaterial för nya armaturer och, mycket möjligt, deras planeter.
Får vi se honom igen
Trots det faktum att en slumpmässig handling av mikrolinsning är en mycket kortvarig händelse, har forskare en chans att se Ikaros igen, och till och med med större ljusstyrka, eftersom i det stora linsklustret MACS J1149.5+2223 borde många stjärnor vara nära siktlinje av Ikaros - Jorden, och korsa denna stråle kan vara någon av dem. Naturligtvis går det att se andra avlägsna stjärnor på samma sätt.
Eller kanske kommer astronomer en dag att ha turen att spela in en storslagen explosion - en supernovaexplosion, med vilken den mest avlägsna stjärnan avslutade sitt liv.
Hur långt är stjärnorna från oss
som är långt borta från oss
Användbara tips för trädgårdsmästare