Razdalje do zvezd. Ali so zvezde daleč od nas? Kako daleč so zvezde od nas

In drugi planeti. Ko so pogledali v nebo, so lahko ugotovili, da Luna, ki se premika po nebu, zakriva eno ali drugo zvezdo, same zvezde pa nikoli niso spredaj. Včasih planeti zakrijejo zvezde. To nakazuje, da so zvezde dlje od planetov.

Toda kaj potem? že takrat je opozoril, da so zvezde zelo oddaljene od Zemlje in zato ne moremo opaziti premikanja leg zvezd. Vendar morajo biti nujno posledica gibanja Zemlje skupaj z zvezdami v svetovnem prostoru.

Astronomi približno tri stoletja pozneje niso mogli videti takšnega gibanja zvezd. Čeprav je bil v tistem obdobju dosežen velik napredek v izumu instrumentov za opazovanje neba, pa tudi v natančnosti opazovanj. Sredi XVIII stoletja. znana znanstvenika Bradley (v Angliji) in Lambert (v Nemčiji) sta ugotovila, da so razdalje do nam najbližjih zvezd mnogokrat večje od razdalj od Zemlje do. Vendar jim ni uspelo natančno vedeti razdalj do zvezd.

Prvič v zgodovini znanosti je V. Ya. Struve izmeril . Večkrat je izmeril položaj Vege in prišel do zaključka, da se Vega v pol leta premakne za približno 1/4 kotne sekunde. Pod tako majhnim kotom od Vege bi moral biti viden premer zemeljske orbite - z drugimi besedami, dvojna razdalja od Zemlje do Sonca, sama ta razdalja pa - pod kotom 1/8 kotne sekunde.

Znano je, da je krog razdeljen na 360 stopinj s 60 ločnimi minutami v vsaki stopinji, vsaka minuta je 60 sekund. To pomeni, da je v krogu 1.296.000 ločnih sekund.

Če je polmer zemeljske orbite od Vege pod kotom približno 1/8 sekunde ali približno 1/10.000.000 kroga (astronomi ta kot imenujejo paralaksa dane zvezde), potem je razdalja do te zvezde skoraj 250 trilijonov kilometrov.

Takšne številke so seveda neprijetne za uporabo. Običajno v takih primerih astronomi uporabljajo večje enote za dolžino. Na primer svetlobno leto. To je kratek izraz za razdaljo, ki jo svetlobni žarek prepotuje v obdobju, ki je enako zemeljskemu letu s hitrostjo približno 300.000 km/s. Svetlobno leto je približno 9,5 bilijona kilometrov. Na kratko lahko zapišemo takole: 9,5 x 10 na 12. potenco km.

Astronomi uporabljajo tudi drugačen sistem za merjenje razdalje do zvezd. Če krog vsebuje 1.296.000 kotnih sekund, potem je radian 206.265 kotnih sekund (57°,3). Če bi bil polmer Zemljine orbite viden iz nekega nebesnega telesa pod kotom 1 sekunde kroga, bi to pomenilo, da je razdalja do takega telesa 206.265-krat večja od polmera Zemljine orbite in je enaka približno 31 trilijonov km ali 374 svetlobnih let. To vrednost imenujemo paralaksa-sekunda oz parsec.

Vega se nahaja na razdalji 8 parsecov ali 26,5 svetlobnih let od nas. Za prelet takšne razdalje bi letalo TU-154 potrebovalo štirideset milijonov let.

Vega je resda ena nam razmeroma bližnjih zvezd, a ne najbližja. Od najsvetlejših zvezd nam je najbližja zvezda alfa v ozvezdju Kentavra, nevidna z ozemlja Rusije. To je mogoče videti v južnih državah. Svetloba iz njega potrebuje 4,3 leta, da doseže nas.

Do danes so bile na ta način določene razdalje do več tisoč zvezd.

Toda z vso natančnostjo, ki so jo astronomi dosegli pri merjenju zvezdnih paralaks, je ta metoda uporabna le za določanje razdalj do razmeroma bližnjih zvezd. Za oddaljene zvezde, ki so od nas oddaljene na stotine, tisoče in desettisoče svetlobnih let, ni primeren: koti so tako zanemarljivi (stotinke in tisočinke sekunde), da jih ni mogoče izmeriti. Astronomi so našli druge precej zanesljive načine za merjenje razdalje bolj oddaljenih zvezd. Posledično so zdaj znane natančne razdalje do več deset tisoč posameznih zvezd, še več zvezd pa je mogoče približati.

Če so zvezde vidne z nepredstavljivo velikih razdalj, potem morajo imeti ogromen sijaj (svetilnost). Zvezde so od nas zelo oddaljena sonca. Nekateri od njih oddajajo veliko več svetlobe kot naši ogromni

Maja 2015 je teleskop Hubble posnel izbruh najbolj oddaljene in s tem najstarejše doslej znane galaksije. Sevanje je trajalo kar 13,1 milijarde svetlobnih let, da je doseglo Zemljo in ga je zabeležila naša oprema. Po mnenju znanstvenikov se je galaksija rodila približno 690 milijonov let po velikem poku.

Človek bi si mislil, da če bi svetloba iz galaksije EGS-zs8-1 (tako elegantno ime so ji namreč nadeli znanstveniki) do nas letela 13,1 milijarde let, bi bila razdalja do nje enaka razdalji svetlobe bo potoval v teh 13 ,1 milijarde let.

Vendar ne smemo pozabiti na nekatere značilnosti strukture našega sveta, ki bodo močno vplivale na izračun razdalje. Dejstvo je, da se vesolje širi, in to pospešeno. Izkazalo se je, da medtem ko je svetloba do našega planeta potovala 13,1 milijarde let, se je vesolje vedno bolj širilo, galaksija pa se je vse hitreje oddaljevala od nas. Vizualni postopek je prikazan na spodnji sliki.

Glede na širjenje vesolja je trenutno najbolj oddaljena galaksija EGS-zs8-1 od nas oddaljena približno 30,1 milijarde svetlobnih let, kar je rekord med vsemi podobnimi objekti. Zanimivo je, da bomo do določene točke odkrivali vse bolj oddaljene galaksije, katerih svetloba še ni dosegla našega planeta. Lahko rečemo, da bo rekord galaksije EGS-zs8-1 v prihodnosti podrt.

Zanimivo je: pogosto obstaja napačna predstava o velikosti vesolja. Njegovo širino primerjajo s starostjo, ki je 13,79 milijarde let. Pri tem ni upoštevano, da se vesolje pospešeno širi. Po grobih ocenah je premer vidnega vesolja 93 milijard svetlobnih let. Obstaja pa tudi nevidni del vesolja, ki ga nikoli ne bomo mogli videti. Preberite več o velikosti vesolja in nevidnih galaksijah v članku "".

Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.

Rimska cesta je galaksija, v kateri se nahaja Zemlja.
vse zvezde v sončnem sistemu in vse zvezde, vidne s prostim očesom
Panorama Mlečne ceste, posneta v Dolini smrti, ZDA, 2005
Foto: Služba narodnih parkov
Masa zvezde Deneb je 200-krat večja od mase Sonca. Zemlja je oddaljena več kot tisoč svetlobnih let. To pomeni, da je bila svetloba Deneba, ki jo vidimo, oddana nekje med rojstvom rimske republike in padcem Zahodnega rimskega cesarstva. Seznami zabavnih dejstev iz življenja zvezd KIRI2LL. Na brezmejnih prostranstvih interneta sem nekako naletel na naslednjo sliko.
Seveda ta majhen krog sredi Mlečne ceste jemlje dih in ti da misliti o marsičem, od krhkosti bivanja do brezmejne velikosti vesolja, a vseeno se postavlja vprašanje, koliko je vse to res?

Na žalost sestavljavci slike niso navedli polmera rumenega kroga in njegovo ocenjevanje na oko je dvomljiva naloga. Vendar so tviteraši @FakeAstropix postavili isto vprašanje kot jaz in trdijo, da je ta slika pravilna za približno 99 % zvezd, vidnih na nočnem nebu.
Drugo vprašanje je, koliko zvezd lahko vidimo na nebu brez uporabe optike? Menijo, da je s površja Zemlje s prostim očesom mogoče opazovati do 6000 zvezd. Toda v resnici bo to število precej manj - prvič, na severni polobli bomo fizično lahko videli največ polovico tega števila (enako velja za prebivalce južne poloble), in drugič, govorimo o idealnih pogojih opazovanja, ki jih je v resnici praktično nemogoče doseči. Že to je vredno enega svetlobnega onesnaženja neba. In ko gre za najbolj oddaljene vidne zvezde, v večini primerov potrebujemo ravno idealne pogoje, da jih opazimo.

A vseeno, katere majhne utripajoče točke na nebu so najbolj oddaljene od nas? Tukaj je seznam, ki mi ga je do sedaj uspelo sestaviti (čeprav me seveda ne bi presenetilo, če bi marsikaj zamudil, zato ne sodite prestrogo).

Deneb- najsvetlejša zvezda v ozvezdju Laboda in dvajseta najsvetlejša zvezda na nočnem nebu, z navidezno magnitudo +1,25 (verjame se, da je meja vidnosti za človeško oko +6, največ +6,5 za ljudi z res odličen vid). Ta modro-beli supergigant, ki leži med 1500 (zadnja ocena) in 2600 svetlobnimi leti od nas - torej je bila svetloba Deneba, ki jo vidimo, odsevana nekje med rojstvom rimske republike in padcem Zahodnega rimskega cesarstva.
Tu in v nadaljevanju je treba upoštevati, da je zaradi majhne paralakse precej težko izračunati natančno razdaljo do tako oddaljenih objektov, saj lahko različni viri podajo različne številke.

Masa Deneba je približno 200-krat večja od mase naše zvezde kot Sonca, svetilnost pa za 50.000-krat presega sončni minimum. Če bi bil na mestu Siriusa, bi se na našem nebu lesketal svetlejše od polne lune.

VV Cephei Aje ena največjih zvezd v naši galaksiji. Po različnih ocenah njen polmer presega sončnega od 1000 do 1900-krat. Nahaja se na razdalji 5000 svetlobnih let od Sonca. VV Cepheus A je del binarnega sistema - njegov sosed aktivno vleče snov zvezde spremljevalke nase. Navidezna zvezdna magnituda VV Kefeja A je približno +5.
P Labodki se nahaja na razdalji 5000 do 6000 svetlobnih let od nas. Je svetlo modri spremenljivi hipergigant, katerega sij je 600.000-krat večji od sončnega. Znan po tem, da se je v času opazovanja njegova navidezna velikost večkrat spremenila. Zvezdo so prvič odkrili v 17. stoletju, ko je nenadoma postala vidna – takrat je bila njena magnituda +3. Po 7 letih se je svetlost zvezde tako zmanjšala, da je brez teleskopa ni več videti. V 17. stoletju je sledilo še več ciklov močnega povečanja, nato pa enako močno zmanjšanje sijaja, za kar so ga celo imenovali konstantna nova. Toda v 18. stoletju se je zvezda umirila in od takrat je njena magnituda približno +4,8.

P Labod oblečen v rdeče

Mu Cepheiznana tudi kot Herschelova granata zvezda, je rdeča superorjakinja, morda največja zvezda, vidna s prostim očesom. Njena svetilnost presega sončno za 60.000 do 100.000-krat, polmer pa je po zadnjih ocenah lahko 1500-krat večji od sončnega. Mu Cephei se nahaja na razdalji 5500-6000 svetlobnih let od nas. Zvezda je na koncu svoje življenjske poti in se bo kmalu (po astronomskih merilih) spremenila v supernovo. Njegova navidezna magnituda se giblje od +3,4 do +5. Menijo, da je ena najbolj rdečih zvezd na severnem nebu.

Plaskettova zvezdase nahaja na razdalji 6600 svetlobnih let od Zemlje v ozvezdju Enoglava in je eden najmasivnejših sistemov dvojnih zvezd v Rimski cesti. Zvezda A ima maso 50 Sončevih mas in 220.000-krat večjo svetilnost naše zvezde. Zvezda B ima približno enako maso, vendar je njen sij manjši – »le« 120.000 sončnih. Navidezna magnituda zvezde A je +6,05 – kar pomeni, da jo teoretično lahko vidimo s prostim očesom.
Sistem Ta kobilicase nahaja na razdalji 7500 - 8000 svetlobnih let od nas. Sestavljena je iz dveh zvezd, od katerih je glavna svetlo modra spremenljivka, je ena največjih in najbolj nestabilnih zvezd v naši galaksiji z maso približno 150 sončnih mas, od katerih jih je zvezda že uspela spustiti 30. V 17. stoletju je imela Eta Carina četrto magnitudo, do leta 1730 je postala ena najsvetlejših v ozvezdju Carina, vendar je do leta 1782 spet postala zelo šibka. Nato se je leta 1820 začel strmo povečevati sij zvezde in aprila 1843 je dosegla navidezno magnitudo −0,8 ter za nekaj časa postala druga najsvetlejša zvezda na nebu za Siriusom. Po tem je svetlost Ete Carine močno upadla in do leta 1870 je bila zvezda nevidna s prostim očesom.
Leta 2007 pa se je svetlost zvezde ponovno povečala, dosegla magnitudo +5 in ponovno postala vidna. Trenutna svetilnost zvezde je ocenjena na vsaj milijon sončnih in zdi se, da je glavni kandidat za naziv naslednje supernove v Rimski cesti. Nekateri celo menijo, da je že počilo.
Ro Kasiopejaje ena najbolj oddaljenih zvezd, vidnih s prostim očesom. Je izjemno redek rumeni hipergigant s polmilijonsko svetilnostjo Sonca in 400-krat večjim polmerom od naše zvezde. Po zadnjih ocenah se nahaja na razdalji 8200 svetlobnih let od Sonca. Običajno je njena magnituda +4,5, vendar v povprečju enkrat na 50 let zvezda za nekaj mesecev zatemni, temperatura njenih zunanjih plasti pa se zmanjša s 7000 na 4000 stopinj Kelvina. Zadnji tak primer se je zgodil konec leta 2000 - začetek leta 2001. Po izračunih je zvezda v teh nekaj mesecih izvrgla snov, katere masa je znašala 3% mase Sonca.
V762 Kasiopejeje verjetno najbolj oddaljena zvezda, vidna z Zemlje s prostim očesom – vsaj glede na trenutno razpoložljive podatke. O tej zvezdi je malo znanega. Znano je, da je rdeči supergigant. Po zadnjih podatkih se nahaja na razdalji 16.800 svetlobnih let od nas. Njena navidezna magnituda se giblje od +5,8 do +6, tako da lahko zvezdo vidite ravno v idealnih pogojih.

Za zaključek velja omeniti, da so bili v zgodovini primeri, ko so ljudje lahko opazovali veliko bolj oddaljene zvezde. Na primer, leta 1987 je v Velikem Magellanovem oblaku, ki se nahaja na razdalji 160.000 svetlobnih let od nas, izbruhnila supernova, ki jo je bilo mogoče videti s prostim očesom. Druga stvar je, da ga je za razliko od vseh zgoraj naštetih supergigantov mogoče opazovati veliko krajši čas.

Več kot šest tisoč svetlobnih let od površja Zemlje je hitro vrteča se nevtronska zvezda - pulsar Črne vdove. Ima spremljevalca, rjavega škrata, ki ga nenehno obdeluje s svojim močnim sevanjem. Obrnejo se drug okoli drugega vsakih 9 ur. Ko jih opazujete skozi teleskop z našega planeta, lahko mislite, da vas ta smrtonosni ples nikakor ne zadeva, da ste le zunanja priča tega "zločina". Vendar pa ni. Oba udeleženca te akcije vas pritegneta k sebi.

In tudi ti jih s pomočjo gravitacije privlačiš trilijone kilometrov stran. Gravitacija je sila privlačnosti med katerima koli telesoma, ki imata maso. To pomeni, da kateri koli predmet v našem vesolju privlači kateri koli drug predmet v njem in ga hkrati privlači. Zvezde, črne luknje, ljudje, pametni telefoni, atomi – vse to je v nenehni interakciji. Zakaj torej te privlačnosti ne občutimo iz milijard različnih smeri?

Razloga sta samo dva – masa in razdalja. Enačbo, ki jo je mogoče uporabiti za izračun sile privlačnosti med dvema predmetoma, je prvi oblikoval Isaac Newton leta 1687. Razumevanje gravitacije se je od takrat nekoliko razvilo, vendar je v večini primerov Newtonova klasična teorija gravitacije še danes uporabna za izračun njene moči.

Ta formula izgleda takole - če želite ugotoviti silo privlačnosti med dvema predmetoma, morate maso enega pomnožiti z maso drugega, rezultat pomnožiti z gravitacijsko konstanto in vse to deliti s kvadratom razdalje. med predmeti. Vse je, kot vidite, precej preprosto. Lahko celo malo eksperimentiramo. Če podvojite maso enega predmeta, se bo gravitacija podvojila. Če predmete dvakrat enako "odrinete" drug od drugega, bo sila privlačnosti ena četrtina tiste, ki je bila prej.

Gravitacijska sila med vami in Zemljo vas vleče proti središču planeta in to silo občutite kot lastno težo. Ta vrednost je 800 Newtonov, če stojite na morski gladini. Če pa greste v Mrtvo morje, se bo povečalo za majhen del odstotka. Če boste dosegli podvig in se povzpeli na vrh Everesta, se bo vrednost zmanjšala – spet zelo malo.

Sila gravitacije Zemlje deluje na ISS, ki se nahaja na nadmorski višini približno 400 kilometrov, s skoraj enako močjo kot na površini planeta. Če bi to postajo namestili na ogromen fiksni steber, katerega osnova bi bila na Zemlji, bi bila gravitacijska sila na njej približno 90% tiste, ki jo čutimo. Astronavti so v ničelni gravitaciji iz preprostega razloga, ker ISS nenehno pada na naš planet. Na srečo se postaja hkrati premika s hitrostjo, ki ji omogoča, da se izogne ​​trku z Zemljo.

Letimo dalje - na luno. To je že 400.000 kilometrov od doma. Sila gravitacije Zemlje je tukaj le 0,03% prvotne. Toda gravitacijo našega satelita čutimo v celoti, kar je šestkrat manj, kot smo vajeni. Če se odločite poleteti še dlje, bo sila težnosti Zemlje padla, vendar se je ne boste mogli popolnoma znebiti.

Ko ste na površju našega planeta, občutite privlačnost številnih predmetov - tako zelo oddaljenih kot tistih v neposredni bližini. Sonce vas na primer vleče k sebi s silo pol newtona. Če ste od svojega pametnega telefona oddaljeni nekaj metrov, vas k njemu ne vleče le želja po preverjanju prejetih sporočil, temveč tudi sila nekaj piconewtonov. To je približno enako gravitacijski sili med vami in galaksijo Andromeda, ki je oddaljena 2,5 milijona svetlobnih let in ima maso, trilijonkrat večjo od mase sonca.

Če se želite popolnoma znebiti gravitacije, lahko uporabite zelo zapleten trik. Vse gmote, ki so okoli nas, nas nenehno vlečejo k sebi, toda kako se bodo obnašale, če izkopljete zelo globoko luknjo točno v središče planeta in se spustite tja in se nekako izognete vsem nevarnostim, ki lahko naletijo na tej dolgi poti. pot? Če si predstavljamo, da je znotraj popolnoma sferične Zemlje votlina, potem bo sila privlačnosti njenih sten z vseh strani enaka. In vaše telo se bo nenadoma znašlo v breztežnosti, v visečem stanju – točno na sredini te votline. Torej morda ne boste občutili gravitacije Zemlje - a za to morate biti natančno znotraj nje. To so zakoni fizike in glede njih se ne da narediti nič.

Ko v temni noči ob jasnem vremenu pogledaš v nebo, vidiš veliko zvezd. Vendar pa so skoraj vsi v naši galaksiji, Rimski cesti. Tudi tisti najbolj oddaljeni, ki jih lahko vidite brez teleskopa, so od Zemlje oddaljeni manj kot dvajset tisoč svetlobnih let. Morda se zdi ogromna razdalja, vendar je kozmos veliko večji od naše neposredne okolice. Res je ogromen, zato je znanstvenikom neverjetno težko preučevati zvezde zunaj naše galaksije. Najbolj oddaljena zvezda, ki je bila izolirana od tujega sijaja, ki jo obdaja, je od nas oddaljena le 55 milijonov svetlobnih let.

Znanstveni dosežki

Če pa se astronomi v ničemer ne motijo, je bil ta rekord pred kratkim podrt. Glede na članek, objavljen marca letos v reviji Nature Astronomy, so ga razbili na koščke, odnesli in poteptali. Preselil se je na zvezdo, ki je od nas oddaljena 14 milijard svetlobnih let! Treba je opozoriti, da astronomom pogosto uspe videti predmete daleč od našega planeta. S teleskopi lahko vidijo najsvetlejše supernove, oddaljene 10 milijard svetlobnih let. Vendar navadnih zvezd ni mogoče videti niti na stokrat manjši razdalji. In tukaj najprej omenimo "gravitacijsko lečo".

Do tega pojava pride, ko ogromna masa galaksije ali celo jate galaksij ukrivi, popači in ojača svetlobo za seboj. Ta pojav je mogoč zaradi dejstva, da takšni predmeti dejansko upognejo sam prostor okoli sebe. Galaksije, ki ustvarjajo učinek gravitacijske leče, "ojačajo" svetlost v povprečju 50-krat.

oddaljene zvezde

Zvezda, o kateri govorimo danes, je za jato galaksij, oddaljena 6 milijard svetlobnih let, njena svetloba pa je bila ojačana za več kot 2000-krat! V znanstvenih katalogih je navedena kot MACS J1149 Lensed Star 1. Znanstveniki, ki so jo odkrili, pa so ji dali tudi neuradno ime – Icarus. Najlepša hvala za to, tudi za nas je veliko bolj priročno.

Ikarja so opazili povsem po naključju, ko so raziskovalci opazovali slike supernove, ki jih je leta 2016 in 2017 posnel vesoljski teleskop Hubble. Nedaleč od nje so opazili majhno svetlo točko. Sčasoma je spreminjal svetlost, vendar ne na enak način kot supernove. Barvna shema svetlobe, ki prihaja iz tega predmeta, je ostala nespremenjena več mesecev. Nadaljnja analiza je pokazala, da imamo opravka z modro supervelikanko.

Te zvezde so veliko večje, masivnejše, bolj vroče od Sonca in več sto tisočkrat svetlejše od njega. To je tako majhen opomnik, da je lahko vsak pojav v vesolju resnično vesoljskih razsežnosti. Vsi modri supergiganti imajo podobne značilnosti, zato so astronomi s primerjavo svetlobe Ikarusa s svetlobo istih objektov v naši galaksiji lahko izračunali razdaljo do njega. Izkazalo se je, da je zvezda stara 9 milijard let, in zaradi dejstva, da se vesolje širi, so zdaj svetila na splošno 14 milijard svetlobnih let pred tem.

Kako je Ikarju uspelo povečati svojo sliko za 2000-krat, ko je običajna vrednost gravitacijske leče le 50? Odgovor so mikroleče. To so majhni predmeti znotraj velikih leč. To so lahko posamezne zvezde, ki dajejo dodaten približek "slike". Leče v lečah. Ta učinek ne traja dolgo, saj se mikroleče ves čas premikajo iz želenega položaja in se vanj spet vračajo. Če pa pozorno spremljamo dogajanje, se pred nami odprejo ogromne priložnosti. S pomočjo mikrolenziranja je znanstvenikom uspelo najti celo planete zunaj Rimske ceste!

najbolj oddaljena zvezda

Mimogrede, Icarus je lahko koristen ne le kot rekorder, naveden v ustrezni knjigi. Astronomi upajo, da bodo s proučevanjem, kako učinek približevanja vpliva na to skozi čas, zgradili natančen model porazdelitve snovi v "lečni" jati galaksij. Sem verjetno spada tudi temna snov, ki je še vedno ne moremo najti, preučiti in otipati, a ima gravitacijski učinek na druge vesoljske objekte. Na ta način nam lahko Icarus pomaga močno povečati naše znanje o vesolju. No, tudi njegov starogrški soimenjak je bil zelo pozitiven lik, čeprav ni postal prvak, kakor koli se je trudil. Upamo, da naš Ikar ne bo osramotil slavnega imena.