Vzdálenosti ke hvězdám. Jsou hvězdy daleko od nás? Jak daleko jsou od nás hvězdy

A další planety. Při pohledu na oblohu byli schopni zjistit, že Měsíc, pohybující se po obloze, zakrývá jednu nebo druhou hvězdu, ale samotné hvězdy nikdy nejsou vpředu. Někdy planety zakrývají hvězdy. To naznačuje, že hvězdy jsou umístěny dále než planety.

Ale co dál? již tehdy poukazoval na to, že hvězdy jsou velmi daleko od Země, a proto nemůžeme zaznamenat posunutí pozic hvězd. Ale nutně musí být způsobeny pohybem Země spolu s hvězdami ve světovém prostoru.

Astronomové nemohli vidět takový pohyb hvězd asi tři století poté. I když během toho období došlo k velkému pokroku ve vynálezu přístrojů pro pozorování oblohy, stejně jako v přesnosti pozorování. V polovině XVIII století. slavní vědci Bradley (v Anglii) a Lambert (v Německu) zjistili, že vzdálenosti k nám nejbližším hvězdám jsou mnohonásobně větší než vzdálenosti od Země k. Ale nepodařilo se jim přesně znát vzdálenosti ke hvězdám.

Poprvé v historii vědy měřil V. Ya Struve. Mnohokrát změřil polohu Vegy a došel k závěru, že Vega je za půl roku posunuta o úhel asi 1/4 obloukové vteřiny. V tak malém úhlu od Vegy by měl být viditelný průměr zemské oběžné dráhy – jinými slovy, dvojnásobná vzdálenost od Země ke Slunci a tato vzdálenost samotná – pod úhlem 1/8 obloukové vteřiny.

Je známo, že kruh je rozdělen na 360 stupňů s 60 minutami oblouku v každém stupni, každá minuta má 60 sekund. To znamená, že v kruhu je 1 296 000 obloukových sekund.

Pokud je poloměr zemské oběžné dráhy od Vegy v úhlu asi 1/8 sekundy, nebo asi 1/10 000 000 kružnice (astronomové nazývají tento úhel paralaxou dané hvězdy), pak je vzdálenost k této hvězdě téměř 250 bilionů kilometrů.

Taková čísla je samozřejmě nepohodlné používat. Obvykle v takových případech astronomové používají větší jednotky délky. Například světelný rok. Toto je krátký termín pro vzdálenost, kterou urazí světelný paprsek za dobu rovnající se pozemskému roku rychlostí asi 300 000 km/s. Světelný rok je přibližně 9,5 bilionu kilometrů. Stručně se to dá zapsat takto: 9,5 x 10 na 12. mocninu km.

Astronomové také používají jiný systém pro měření vzdáleností ke hvězdám. Pokud kruh obsahuje 1 296 000 obloukových sekund, pak je radián 206 265 obloukových sekund (57°.3). Pokud by byl poloměr oběžné dráhy Země viditelný z nějakého nebeského tělesa pod úhlem 1 sekundy kruhu, pak by to znamenalo, že vzdálenost k takovému tělesu je 206 265krát větší než poloměr oběžné dráhy Země a rovná se přibližně 31 bilionů km nebo 374 světelných let. Tato hodnota se nazývá paralaxa-sekunda resp parsec.

Vega se nachází ve vzdálenosti 8 parseků nebo 26,5 světelných let od nás. K letu na takovou vzdálenost by letoun TU-154 potřeboval čtyřicet milionů let.

Vega je skutečně jednou z nám relativně blízkých hvězd, ale ne nejbližší. Z nejjasnějších hvězd je nám nejblíže hvězda alfa v souhvězdí Kentaura, neviditelná z území Ruska. Je to vidět v jižních zemích. Světlu z něj k nám trvá 4,3 roku.

Dosud byly tímto způsobem určovány vzdálenosti k mnoha tisícům hvězd.

Ale se vší přesností, které astronomové dosáhli při měření hvězdných paralax, je tato metoda použitelná pouze pro určení vzdáleností relativně blízkých hvězd. Pro vzdálené hvězdy, které jsou od nás vzdálené stovky, tisíce a desetitisíce světelných let, to není vhodné: úhly se ukazují být tak zanedbatelné (setiny a tisíciny sekundy), že je nelze změřit. Astronomové našli další docela spolehlivé způsoby, jak měřit vzdálenosti vzdálenějších hvězd. Díky tomu jsou nyní známy přesné vzdálenosti k desítkám tisíc jednotlivých hvězd a lze aproximovat ještě více hvězd.

Pokud jsou hvězdy vidět z nepředstavitelně velkých vzdáleností, pak musí mít obrovskou svítivost (svítivost). Hvězdy jsou od nás velmi vzdálená slunce. Některé z nich vyzařují mnohem více světla než naše obrovské

V květnu 2015 zaznamenal Hubbleův teleskop vzplanutí nejvzdálenější, a tedy dosud nejstarší známé galaxie. Záření trvalo až 13,1 miliardy světelných let, než dosáhlo Země a bylo zaznamenáno naším zařízením. Podle vědců se galaxie zrodila asi 690 milionů let po velkém třesku.

Člověk by si myslel, že kdyby k nám světlo z galaxie EGS-zs8-1 (totiž tak elegantní jméno jí vědci dali) letělo 13,1 miliardy let, pak by se vzdálenost k němu rovnala vzdálenosti, kterou světlo bude cestovat za těchto 13,1 miliardy let.

Nesmíme ale zapomenout na některé rysy struktury našeho světa, které výpočet vzdálenosti značně ovlivní. Faktem je, že vesmír se rozpíná, a to se zrychlením. Ukazuje se, že zatímco světlo putovalo k naší planetě 13,1 miliardy let, vesmír se stále více rozpínal a galaxie se od nás vzdalovala stále rychleji. Vizuální proces je znázorněn na obrázku níže.

Vzhledem k rozpínání vesmíru je nejvzdálenější galaxie EGS-zs8-1 v současnosti od nás vzdálena přibližně 30,1 miliardy světelných let, což je rekord mezi všemi ostatními podobnými objekty. Zajímavé je, že do určitého bodu budeme objevovat stále vzdálenější galaxie, jejichž světlo na naši planetu ještě nedorazilo. Dá se s jistotou říci, že rekord galaxie EGS-zs8-1 bude v budoucnu překonán.

To je zajímavé: často existuje mylná představa o velikosti vesmíru. Jeho šířka je porovnána s jeho stářím, které je 13,79 miliardy let. To nebere v úvahu, že vesmír se rozpíná se zrychlením. Podle hrubých odhadů je průměr viditelného vesmíru 93 miliard světelných let. Existuje ale také neviditelná část vesmíru, kterou nikdy neuvidíme. Přečtěte si více o velikosti vesmíru a neviditelných galaxiích v článku "".

Pokud najdete chybu, zvýrazněte část textu a klikněte Ctrl+Enter.

Mléčná dráha je galaxie, ve které se nachází Země.
všechny hvězdy ve sluneční soustavě a všechny hvězdy viditelné pouhým okem
Panorama Mléčné dráhy pořízené v Death Valley, USA, 2005
Foto: Služba národního parku
Hmotnost hvězdy Deneb je 200krát větší než hmotnost Slunce. Země je od nás vzdálená více než tisíc světelných let. To znamená, že světlo Deneb, které vidíme, bylo vyzařováno někde mezi zrodem římské republiky a pádem Západořímské říše. Seznamy zábavných faktů ze života hvězd KIRI2LL. Na bezmezných rozlohách internetu jsem nějak narazil na následující obrázek.
Tento malý kruh uprostřed Mléčné dráhy je samozřejmě úchvatný a nutí vás přemýšlet o mnoha věcech, od křehkosti bytí až po bezmeznou velikost vesmíru, ale přesto vyvstává otázka: do jaké míry je to všechno pravda?

Bohužel kompilátoři snímku neuvedli poloměr žlutého kruhu a odhadnout jej okem je pochybné cvičení. Nicméně, @FakeAstropix tweeters položil stejnou otázku jako já a tvrdí, že tento obrázek je správný pro asi 99% hvězd viditelných na noční obloze.
Další otázkou je, kolik hvězd lze na obloze vidět bez použití optiky? Předpokládá se, že z povrchu Země lze pouhým okem pozorovat až 6000 hvězd. Ale ve skutečnosti bude toto číslo mnohem menší - za prvé, na severní polokouli budeme fyzicky schopni vidět ne více než polovinu tohoto čísla (totéž platí pro obyvatele jižní polokoule), a za druhé, mluvíme o ideálních pozorovacích podmínkách, kterých je ve skutečnosti prakticky nemožné dosáhnout. To samo o sobě stojí za jedno světelné znečištění oblohy. A pokud jde o nejvzdálenější viditelné hvězdy, ve většině případů, abychom si jich všimli, potřebujeme přesně ideální podmínky.

Ale přesto, které z malých blikajících bodů na obloze jsou od nás nejvzdálenější? Tady je seznam, který se mi zatím podařilo dát dohromady (i když bych se samozřejmě nedivil, kdybych o hodně přišel, takže nesuďte příliš přísně).

Deneb- nejjasnější hvězda v souhvězdí Labutě a dvacátá nejjasnější hvězda na noční obloze, se zdánlivou magnitudou +1,25 (předpokládá se, že hranice viditelnosti pro lidské oko je +6, maximálně +6,5 pro lidi s opravdu vynikající zrak). Tento modrobílý veleobr, který leží mezi 1500 (poslední odhad) a 2600 světelnými roky od nás – tedy světlo Deneba, které vidíme, bylo vyzařováno někde mezi zrodem římské republiky a pádem Západořímské říše.
Zde a níže je třeba mít na paměti, že vzhledem k malé paralaxe je poměrně obtížné vypočítat přesnou vzdálenost k takto vzdáleným objektům, protože různé zdroje mohou udávat různá čísla.

Hmotnost Deneba je asi 200krát větší než hmotnost naší hvězdy než Slunce a svítivost přesahuje sluneční minimum 50 000krát. Kdyby byl na místě Siriuse, třpytil by se na naší obloze jasněji než úplněk.

VV Cephei Aje jednou z největších hvězd v naší galaxii. Podle různých odhadů jeho poloměr přesahuje ten sluneční 1000 až 1900krát. Nachází se ve vzdálenosti 5000 světelných let od Slunce. VV Cepheus A je součástí binárního systému - jeho soused na sebe aktivně stahuje hmotu doprovodné hvězdy. Zdánlivá hvězdná velikost VV Cepheus A je přibližně +5.
P Cygnusnachází se ve vzdálenosti 5000 až 6000 světelných let od nás. Je to jasně modrý proměnlivý hyperobr, jehož svítivost je 600 000krát větší než svítivost Slunce. Známý tím, že během období jeho pozorování se jeho zdánlivá velikost několikrát změnila. Hvězda byla poprvé objevena v 17. století, kdy se náhle stala viditelnou – tehdy byla její velikost +3. Po 7 letech se jasnost hvězdy natolik snížila, že již není viditelná bez dalekohledu. V 17. století následovalo několik dalších cyklů prudkého nárůstu a poté stejně prudkého poklesu svítivosti, pro který se dokonce nazývala konstantní nova. Ale v 18. století se hvězda uklidnila a od té doby je její velikost přibližně +4,8.

P Cygnus oblečený v červeném

Mu Cepheitaké známý jako Herschelova granátová hvězda, je červený veleobr, možná největší hvězda viditelná pouhým okem. Jeho svítivost převyšuje svítivost slunce 60 000 až 100 000krát a poloměr může být podle posledních odhadů 1 500krát větší než Slunce. Mu Cephei se nachází ve vzdálenosti 5500-6000 světelných let od nás. Hvězda je na konci své životní dráhy a brzy se (podle astronomických měřítek) promění v supernovu. Jeho zdánlivá velikost se pohybuje od +3,4 do +5. Předpokládá se, že je to jedna z nejčervenějších hvězd na severní obloze.

Plaskettova hvězdase nachází ve vzdálenosti 6600 světelných let od Země v souhvězdí Monoceros a je jedním z nejhmotnějších systémů dvojhvězd v Mléčné dráze. Hvězda A má hmotnost 50 hmotností Slunce a svítivost 220 000krát větší než naše hvězda. Hvězda B má přibližně stejnou hmotnost, ale její svítivost je menší – „jen“ 120 000 slunečních. Zdánlivá magnituda hvězdy A je +6,05 – což znamená, že ji lze teoreticky vidět pouhým okem.
Systém Tento kýlse nachází ve vzdálenosti 7500 - 8000 světelných let od nás. Skládá se ze dvou hvězd, z nichž hlavní je jasně modrá proměnná, je jednou z největších a nejnestabilnějších hvězd v naší galaxii s hmotností asi 150 hmotností Slunce, z nichž 30 již hvězda stihla klesnout. V 17. století měla Eta Carina čtvrtou magnitudu, do roku 1730 se stala jednou z nejjasnějších v souhvězdí Carina, ale v roce 1782 opět velmi zeslábla. Poté, v roce 1820, začal prudký nárůst jasnosti hvězdy a v dubnu 1843 dosáhla zdánlivé velikosti −0,8 a stala se na chvíli druhou nejjasnější hvězdou na obloze po Siriusovi. Poté jasnost Eta Carina prudce klesla a v roce 1870 byla hvězda neviditelná pouhým okem.
V roce 2007 však jasnost hvězdy opět vzrostla, dosáhla magnitudy +5 a stala se opět viditelnou. Současná svítivost hvězdy se odhaduje na minimálně milion slunečních paprsků a zdá se, že jde o hlavního kandidáta na titul příští supernovy v Mléčné dráze. Někteří se dokonce domnívají, že už to explodovalo.
Rho Cassiopeiaje jednou z nejvzdálenějších hvězd viditelných pouhým okem. Je to extrémně vzácný žlutý hyperobr se svítivostí půlmilionkrát větší než Slunce a poloměrem 400krát větším než má naše hvězda. Podle posledních odhadů se nachází ve vzdálenosti 8200 světelných let od Slunce. Obvykle je její velikost +4,5, ale v průměru jednou za 50 let hvězda na několik měsíců ztmavne a teplota jejích vnějších vrstev klesne ze 7000 na 4000 stupňů Kelvina. Poslední takový případ se stal koncem roku 2000 - začátkem roku 2001. Podle výpočtů během těchto několika měsíců hvězda vyvrhla hmotu, jejíž hmotnost činila 3 % hmotnosti Slunce.
V762 Cassiopeiaeje pravděpodobně nejvzdálenější hvězda viditelná ze Země pouhým okem – alespoň na základě aktuálně dostupných údajů. O této hvězdě se ví jen málo. Je známo, že je to červený veleobr. Podle posledních údajů se nachází ve vzdálenosti 16 800 světelných let od nás. Její zdánlivá magnituda se pohybuje od +5,8 do +6, takže hvězdu můžete vidět jen za ideálních podmínek.

Na závěr se sluší zmínit, že v historii se vyskytly případy, kdy se lidem podařilo pozorovat mnohem vzdálenější hvězdy. Například v roce 1987 ve Velkém Magellanově mračnu, který se nachází ve vzdálenosti 160 000 světelných let od nás, vypukla supernova, kterou bylo možné vidět pouhým okem. Další věcí je, že na rozdíl od všech výše uvedených veleobrů jej bylo možné pozorovat mnohem kratší dobu.

Více než šest tisíc světelných let od povrchu Země se nachází rychle rotující neutronová hvězda – pulsar Black Widow. Má společníka, hnědého trpaslíka, kterého neustále zpracovává svým mocným zářením. Každých 9 hodin se točí kolem sebe. Když je sledujete dalekohledem z naší planety, možná si myslíte, že se vás tento smrtící tanec nijak netýká, že jste pouze vnější svědek tohoto „zločinu“. Nicméně není. Oba účastníci této akce vás k nim přitahují.

A také je přitahujete, biliony kilometrů daleko, pomocí gravitace. Gravitace je síla přitažlivosti mezi libovolnými dvěma objekty, které mají hmotnost. To znamená, že jakýkoli objekt v našem vesmíru přitahuje jakýkoli jiný objekt v něm a zároveň je k němu přitahován. Hvězdy, černé díry, lidé, chytré telefony, atomy – to vše je v neustálé interakci. Proč tedy tuto přitažlivost necítíme z miliard různých směrů?

Důvody jsou jen dva – hmotnost a vzdálenost. Rovnici, kterou lze použít k výpočtu síly přitažlivosti mezi dvěma objekty, poprvé formuloval Isaac Newton v roce 1687. Chápání gravitace se od té doby poněkud vyvinulo, ale ve většině případů je Newtonova klasická teorie gravitace stále použitelná pro výpočet její síly i dnes.

Tento vzorec vypadá takto - abyste zjistili sílu přitažlivosti mezi dvěma objekty, musíte vynásobit hmotnost jednoho hmotností druhého, vynásobit výsledek gravitační konstantou a vydělit to vše druhou mocninou vzdálenosti mezi objekty. Všechno, jak vidíte, je docela jednoduché. Můžeme i trochu experimentovat. Pokud zdvojnásobíte hmotnost jednoho předmětu, gravitační síla se zdvojnásobí. Pokud „odtlačíte“ předměty od sebe dvěma stejnými časy, síla přitažlivosti bude jedna čtvrtina toho, co bylo předtím.

Gravitační síla mezi vámi a Zemí vás táhne směrem ke středu planety a tuto sílu cítíte jako svou vlastní váhu. Tato hodnota je 800 Newtonů, pokud stojíte na hladině moře. Pokud se ale vydáte k Mrtvému ​​moři, zvýší se o malý zlomek procenta. Pokud tento výkon dokončíte a vyšplháte na vrchol Everestu, hodnota se sníží – opět extrémně mírně.

Na ISS, ležící ve výšce asi 400 kilometrů, působí gravitační síla Země téměř stejnou silou jako na povrchu planety. Pokud by tato stanice byla namontována na obrovském pevném sloupu, jehož základna by byla na Zemi, pak by gravitační síla na ni byla asi 90% toho, co cítíme. Astronauti jsou v nulové gravitaci z toho prostého důvodu, že ISS neustále padá na naši planetu. Naštěstí se stanice zároveň pohybuje rychlostí, která jí umožňuje vyhnout se srážce se Zemí.

Letíme dál – na Měsíc. To už je 400 000 kilometrů od domova. Gravitační síla Země je zde pouze 0,03 % původní. Plně je ale cítit gravitace naší družice, což je šestkrát méně, než jsme zvyklí. Pokud se rozhodnete letět ještě dále, gravitační síla Země klesne, ale nikdy se jí nebudete moci úplně zbavit.

Když jste na povrchu naší planety, cítíte přitažlivost velkého množství objektů - jak velmi vzdálených, tak i těch v těsné blízkosti. Slunce vás k sobě například táhne silou půl newtonu. Pokud jste ve vzdálenosti několika metrů od svého smartphonu, pak vás k němu přitahuje nejen touha kontrolovat přijaté zprávy, ale také síla několika pikonewtonů. To se přibližně rovná gravitační síle mezi vámi a galaxií Andromeda, která je vzdálená 2,5 milionu světelných let a její hmotnost je bilionkrát větší než hmotnost Slunce.

Pokud se chcete gravitace úplně zbavit, můžete použít velmi ošemetný trik. Všechny ty masy, které jsou kolem nás, nás k sobě neustále táhnou, ale jak se zachovají, když vykopete velmi hlubokou díru přímo do středu planety a půjdete tam dolů, abyste se nějakým způsobem vyhnuli všem nebezpečím, která vás mohou za tuto dlouhou dobu potkat? cesta? Pokud si představíme, že uvnitř dokonale kulovité Země je dutina, pak síla přitažlivosti k jejím stěnám bude ze všech stran stejná. A vaše tělo se najednou ocitne ve stavu beztíže, v pozastaveném stavu – přesně uprostřed této dutiny. Možná tedy necítíte gravitaci Země – ale k tomu musíte být přesně uvnitř ní. To jsou fyzikální zákony a nedá se s nimi nic dělat.

Když se díváte na oblohu za tmavé noci za jasného počasí, vidíte mnoho hvězd. Téměř všechny jsou však v naší galaxii, Mléčné dráze. I ty nejvzdálenější, které můžete vidět bez dalekohledu, jsou od Země vzdáleny méně než dvacet tisíc světelných let. Může se to zdát jako obrovská vzdálenost, ale vesmír je mnohem větší než naše bezprostřední okolí. Je opravdu obrovská, a proto je pro vědce neuvěřitelně obtížné studovat hvězdy mimo naši galaxii. Nejvzdálenější hvězda, která byla izolována od vnější záře, která ji obklopuje, je od nás vzdálená pouze 55 milionů světelných let.

Vědecké úspěchy

Pokud se však astronomové v ničem nemýlí, tento rekord byl nedávno překonán. Podle článku zveřejněného letos v březnu v časopise Nature Astronomy byl rozbit na kusy, smeten a ušlapán. Přešel ke hvězdě, která je od nás vzdálená 14 miliard světelných let! Je třeba poznamenat, že astronomům se často podaří vidět objekty daleko od naší planety. Pomocí dalekohledů mohou vidět nejjasnější supernovy vzdálené 10 miliard světelných let. Běžné hvězdy však nelze vidět ani na stokrát menší vzdálenost. A zde se nejprve zmíníme o „gravitační čočce“.

K tomuto jevu dochází, když se obrovská hmota galaxie nebo dokonce kupy galaxií ohýbá, deformuje a zesiluje světlo za ní. Tento jev je možný díky tomu, že takové předměty ve skutečnosti ohýbají samotný prostor kolem sebe. Galaxie, které vytvářejí efekt gravitační čočky, „zesílí“ jas v průměru 50krát.

vzdálené hvězdy

Hvězda, o které dnes mluvíme, je za kupou galaxií vzdálenou 6 miliard světelných let a její světlo bylo zesíleno více než 2000krát! Ve vědeckých katalozích je uvedena jako MACS J1149 Lensed Star 1. Vědci, kteří ji objevili, jí však dali i neoficiální jméno – Icarus. Moc Vám za to děkujeme, i pro nás je to mnohem pohodlnější.

Icarus byl spatřen zcela náhodou, když se vědci podívali na snímky supernov pořízených Hubbleovým vesmírným dalekohledem v letech 2016 a 2017. Nedaleko od ní si všimli malého světlého bodu. V průběhu času měnil jas, ale ne stejným způsobem jako supernovy. Barevné schéma světla vycházejícího z tohoto objektu zůstalo nezměněno po mnoho měsíců. Další analýza ukázala, že máme co do činění s modrým veleobrem.

Tyto hvězdy jsou mnohem větší, hmotnější, žhavější než Slunce a stotisíckrát jasnější než Slunce. To je taková malá připomínka toho, že jakýkoli jev ve vesmíru může mít skutečně kosmické měřítko. Všichni modří veleobri mají podobné vlastnosti, takže srovnáním světla Ikara se světlem stejných objektů v naší galaxii byli astronomové schopni vypočítat vzdálenost k němu. Ukázalo se, že hvězda má stáří 9 miliard let a vzhledem k tomu, že se vesmír rozpíná, jsou nyní svítidla obecně 14 miliard světelných let před tím.

Jak se Ikarovi podařilo zvětšit svůj obraz 2000krát, když obvyklá hodnota gravitační čočky je pouze 50? Odpovědí jsou mikročočky. Jedná se o malé předměty uvnitř velkých čoček. Mohou to být jednotlivé hvězdy, které poskytují další přiblížení „obrazu“. Čočky uvnitř čoček. Tento efekt netrvá dlouho, protože mikročočky se neustále pohybují z požadované polohy a opět se do ní vracejí. Pokud však pozorně sledujeme, co se děje, otevírají se před námi obrovské možnosti. S pomocí mikročoček se vědcům dokonce podařilo najít planety mimo Mléčnou dráhu!

nejvzdálenější hvězda

Icarus, mimochodem, může být užitečný nejen jako držitel rekordu, uvedený v příslušné knize. Astronomové doufají, že studiem toho, jak to efekt přiblížení ovlivňuje v průběhu času, sestaví přesný model distribuce hmoty v „čočkovité“ kupě galaxií. To pravděpodobně zahrnuje temnou hmotu, kterou stále nemůžeme najít, zkoumat a cítit, ale která má gravitační účinek na ostatní vesmírné objekty. Tímto způsobem nám Ikaros může pomoci výrazně rozšířit naše znalosti o vesmíru. No a jeho starověký řecký jmenovec byl také velmi kladnou postavou, i když šampionem se nestal, ať se snažil sebevíc. Doufáme, že náš Icarus neudělá slavnému jménu ostudu.