Light Seconds, Роки і Centuries: Як вимірювати великі відстані

Дивлячись на небо, ми бачимо плоску двовимірну картину. Як, то астрономи вимірюють відстані від Землі до зірок і галактик? Yuan-Sen Ting пояснює, як trigonometric parallax, стандартні свічки і більше допомогти нам визначити відстань до об'єктів кілька мільярдів світлових років.



Текстова версіяLight - це найшвидший об'єкт, який відомий нами. Його швидкість є настільки великим, що ми виміряємо великі відстані, вибравши їх через час, він займає для світла, щоб подорожувати їх. У один рік світло проїжджає близько дев'яти і півтрилових кілометрів, або іншими словами, один світлий рік. Для порівняння: місяць, до якого астронавти місії «Аполло» вилетять чотири дні, тільки один світлий другий з нас. До найближчої зірки до сонця – Proxima Centauri – чотири сотні тисячсот літнього віку. Наша галактика «Молочний шлях» - це сто тисяч світлових років. Найближча галактика до нас – Андромеда – два і півтора мільйона світлових років. Простір незрівнянно величезний.

Але чекати, як ми навіть знаємо відстані до зірок і галактик? Дивлячись на небо, ми бачимо плоску двовимірну картину. Якщо ви вказали пальцем у зірці, ви не можете розповісти, як далеко від нього. Астрофізики?

Для тісних об'єктів ми використовуємо методику, що називається тригонометричним паралексом. Точка досить проста. Давайте зробимо експеримент. Подовжуйте свою руку вперед з протрудуванням великого пальця і закрийте ліву око. Тепер відкрийте ліворуч і закрийте право. Здавалося б, якщо пальцем зрушився, а об'єкти на фоні залишаються на місці. Це те ж саме з зірками. Але відстань до них набагато більше довжини руки. І земля не так велика. Навіть телескопи, розташовані на екваторі навпроти одного, не зможуть визначити зміщення зірки. Так ми робимо спостереження протягом шести місяців, тому що в цей час Земля проходить половину своєї орбіти навколо Сонця. Вимірювання позицій зірок взимку і влітку є таким же, що спостереження об'єкта з лівою окою або правою окою. На фоні більш віддалених зірок з’являються зірки. Але цей метод підходить тільки для дистанцій не більше декількох тисяч світлових років. За межами нашої галактики є настільки невеликими, що навіть наша найбільш чутлива технологія не може виявити її.
У цьому випадку ми спираємось на інший метод, використовуючи пам'ятки, які називаються стандартними свічками. Стандартні свічки є об'єктами, які постійно яскравість, або люміносність, ми добре знаємо. Наприклад, якщо ви знаєте люмінесність лампочки і попросіть свого друга, щоб взяти його і відійти від вас, кількість світла, яку ви отримаєте, зменшиться пропорційно площі відстані. Таким чином, порівняти кількість світла, отриманих з постійною яскравістю лампочки, можна визначити відстань до вашого друга. У астрономії роль лампочки відіграють зірки спеціального типу під назвою Cepheids. Вони є внутрішнім нестабільним, і виглядають як постійно переповнені і знежирені кульки. І так як пульсації змінюють свою яскравість, ми можемо розрахувати їх люміносність, вимірюючи цей цикл. Чим яскравіше зірка, тим довше циклу. Порівняти спостерігається світло цих зірок з їх люмінесістю, отриманими цими вимірами, ми можемо визначити відстань до них.

На жаль, це не кінець історії. Максимальна відстань, яку ми ще можемо відрізняти між окремими зірками, близько сорок мільйонів світлових років. Після цього вони стають занадто розмитими. Але неприпустимо, у нас є ще один тип стандартної свічки – знаменитий «Один А». Supernovae — гігантський кельтський флаєр — це один з способів зірочок. Ці флаєри настільки яскраві, що вони карликовують галактику, в якій вони відбуваються. Якщо ми не можемо відрізнятись від індивідуальних зірок у галактикі, ми все ще бачимо супернова вибух. Тип Супернова - це стандартні свічки, тому що більш яскраві суперновая подаються більш повільно, ніж менш яскраві.

Завдяки зв’язкам між яскравістю і швидкістю відмирання, ми можемо використовувати ці супернові для визначення дистанцій до декількох мільярдів світлових років.

Чому так важливо шукати віддалені предмети? Пам'ятайте, як швидко переміщається світло. Наприклад, світло, що випускається сонцем, досягає землі в вісім хвилин, що означає, що ми бачимо сонце, як це було вісім хвилин тому. Коли ви подивитеся на Big Dipper, ви бачите її, як вона була вісімдесяти років тому. І ті, що нерозпушуються галактики, є мільйонами світлових років. На зв’язку з технологічними роботами, їхнє світло приймало мільйони років. Весь всесвіт є в сенсі машини часу. Далі ми дивимося, молодший Всесвіт ми бачимо.

Астрофізики намагаються читати історію Всесвіту і зрозуміти, як і куди ми прийшли. Всесвіт постійно надсилає нам інформацію у вигляді світла. Все, що ми повинні зробити, це зашифровано.

Це хороша традиція, яка відноситься до оригінального.

P.S. Ви можете замовити інші цікаві відео для перекладу та голосу в коментарях.

Джерело: geektimes.ru/post/240530/