« »

понедельник, 27 августа 2012 г.

Про Вселенную и ее расстояния

Как измерить расстояние в космосе? 

 - линейкой! Нет, не годится... 
 - радаром! Навести на объект, отправить сигнал, дождаться отраженного сигнала, время разделить пополам и умножить на скорость света... уже лучше! Годится – для Солнечной системы. 


Но как измерить расстояния до звезд? Здесь уж точно радар не подходит - кто знает, сколько придется ждать обратного сигнала да и придет ли он вообще... 

- Использовать геометрию! Когда ты едешь в поезде и смотришь на близкое дерево, то видишь, как оно перемещается на фоне других деревьев. То же будет и со звездами. Только поезд у нас – вся Земля. Посмотрим на некоторую звезду весной, а потом – через полгода, осенью. За это время Земля переместится в пространстве на целый диаметр своей орбиты! Это почти 300 млн км! Близкая звезда должна быть видна с небольшим смещением. И действительно, так и происходит. Такой метод называется "метод параллакса" и может использоваться для измерений расстояний до близких к нам звезд. 

Но что если звезды находятся еще дальше? Здесь приходит на помощь зависимость спектр-светимость. У звезд одного спектрального класса, в общем, примерно одинаковая светимость. Измерив видимую яркость звезды и зная ее спектральный класс можно оценить расстояние до нее. Метод не очень точный, но, тем не менее, годится для оценки расстояния. 


Среди звезд есть некоторые, которые регулярно пульсируют – увеличиваясь и уменьшаясь в размерах, при этом меняя свою яркость. Их называют цефеиды – по имени звезды дельта Цефея, у которой у первой обнаружили такую переменность. Так вот, у этих молодых звезд период изменения блеска зависит от их светимости – чем больше период, тем больше светимость. Значит, измерив период, можно получить их светимость и сравнить с видимым блеском, тем самым получив расстояние до них. Цефеиды – очень мощное средство определения расстояний до межгалактических расстояний. 


Но что дальше? Как быть с галактиками? Здесь на помощь приходят сверхновые – взрывающиеся звезды, которые могут иногда затмевать своим блеском всю свою галактику. Есть тип сверхновых (т.н. Ia), чья светимость в максимуме одинакова для всех звезд! И это значит, что можно опять использовать метод сравнения видимого блеска с абсолютной яркостью и определения расстояния. 

Loading player...

Credit:
ESA/Hubble (M. Kornmesser & L. L. Christensen)
Сверхновые – надежный метод оценки расстояний до далеких галактик. Но Вселенная так велика, что даже сверхновых недостаточно. И тогда на помощь приходит красное смещение спектра. Если галактика удаляется от нас, характерные линии в ее спектре смещаются в его красный конец. Измерив это смещение, можно судить о скорости удаления галактики. А зависимость скорости галактики от расстояния от нас описывается постоянной Хаббла (что-то вроде 75 км/с/МПк) – значит, решив это простое уравнение, можно оценить, на каком расстоянии от нас находится галактика.

 
Credit:
NASA, Holland Ford (JHU), the ACS Science Team and ESA

Расстояния во Вселенной можно измерить разными способами, каждый из которых не является идеальным. Но используя многочисленные перекрестные проверки, калибровки одного метода другим, собрав огромное множество измерений и проанализировав их, астрономы смогли доказать надежность этих методов. 

В конце концов, не линейкой же мерить...

Комментариев нет: