Як далеко зірки від землі. Найдальші зірки чумацького шляху видимі неозброєним оком
Коли ви дивитеся на небо темної ночі при ясній погоді, ви бачите безліч зірок. Однак практично всі вони знаходяться в нашій галактиці, Чумацькому шляху. Навіть найбільш віддалені з тих, що ви можете розглядати без телескопа, знаходяться на відстані менше двадцяти тисяч світлових років від Землі. Може здатися, що це гігантська дистанція, але космос набагато більше безпосередніх наших околиць. Він дійсно величезний, і саме тому вченим неймовірно важко вивчати зірки, що знаходяться за межами нашої галактики. Саме далеке світило, яке вдалося ізолювати від навколишнього її стороннього світіння, знаходиться на відстані всього 55 мільйонів світлових років від нас.
Наукові досягнення
Однак якщо астрономи ні в чому не помиляються, недавно цей рекорд був побитий. Згідно зі статтею, опублікованою в березні цього року в журналі «Nature Astronomy», він був розбитий в пух і прах, зметений і розтоптаний. Він перейшов до зірки, яка знаходиться від нас, вдумайтеся тільки, в 14 мільярдах світлових роках! Треба відзначити, що астрономам нерідко вдається розгледіти віддалені від нашої планети об'єкти. За допомогою телескопів вони можуть бачити найяскравіші наднові в 10 мільярдах світлових роках від нас. Однак звичайні зірки неможливо розглянути навіть на відстані, в сотні разів меншим. І ось тут ми в перший раз згадуємо про «гравітаційне лінзування».
Це явище відбувається в тих випадках, коли величезна маса, що є у галактики або навіть скупчення галактик, викривляє, спотворює і посилює світло, джерело якого знаходиться за нею. Цей феномен можливий завдяки тому, що подібні об'єкти фактично викривляють сам простір навколо себе. Галактики, що створюють ефект гравітаційного лінзування, «підсилюють» яскравість в середньому в 50 разів.
далекі Зірки
Та зірка, про яку сьогодні йде мова, знаходиться за скупченням галактик, що знаходяться в 6 мільярдів світлових роках від нас, і її світло було посилено більш ніж в 2000 разів! У наукових каталогах вона значиться як MACS J1149 Lensed Star 1. Однак вчені, що виявили її, дали їй і неофіційну назву - Ікар. Спасибі їм за це велике, нам теж так набагато зручніше.
Ікар був помічений, можна сказати, зовсім випадково, коли дослідники розглядали знімки наднової, зроблені космічним телескопом «Хаббл» в 2016 та 2017 років роках. Недалеко від неї вони помітили невелике яскраве пляма. Воно з часом змінювало яскравість, але зовсім не так, як це роблять наднові. Колірна гамма світла, що йде від цього об'єкта, залишалася незмінною протягом багатьох місяців. Подальший аналіз показав, що ми маємо справу з блакитним надгігантом.
Ці зірки набагато більше, масивніше, гаряче Сонця і в сотні тисяч разів яскравіше його. Це така невелика нагадування про те, що будь-яке явище в космосі може мати воістину космічні масштаби. Всі блакитні надгіганти мають схожі характеристики, тому, порівнявши світло Ікара зі світлом таких же об'єктів нашої галактики, астрономи змогли розрахувати відстань до нього. З'ясувалося, що зірка має вік 9 мільярдів років, а зв'язку з тим, що Всесвіт розширюється, зараз до цього світила взагалі 14 мільярдів світлових років.
Як же Икару вдалося збільшити своє зображення в 2000 разів, якщо звичайне значення гравітаційного лінзування становить всього 50? Відповідь - мікролінзи. Це невеликі об'єкти, що знаходяться всередині великих лінз. Це можуть бути окремі зірки, що забезпечують додаткове наближення «картинки». Лінзи всередині лінз. Цей ефект триває порівняно недовго, тому що мікролінзи постійно сходять з потрібною позиції і знову повертаються на неї. Однак якщо ми уважно стежимо за тим, що відбувається, перед нами відкриваються величезні можливості. За допомогою мікролінзування вченим вдалося знайти навіть планети за межами Чумацького шляху!
Найдальша зірка
Ікар, до речі, може бути корисний не тільки як володар рекорду, занесений до відповідної книги. Вивчаючи те, як діє на нього з плином часу ефект наближення, астрономи сподіваються скласти точну модель розподілу матерії в «лінзірующем» скупченні галактик. Це, ймовірно, включає в себе і темну матерію, яку ми все ніяк не можемо знайти, розглянути і помацати, але яка надає гравітаційний вплив на інші космічні об'єкти. Таким чином, Ікар може допомогти нам значно збільшити обсяг своїх знань про Всесвіт. Що ж, його давньогрецький тезка теж був вельми позитивним персонажем, хоч рекордсменом так і не став, як не старався. Сподіваємося, що і наш Ікар не осоромити славного імені.
Більш ніж в шести тисячах світлових роках від Землі знаходиться швидко обертається нейтронна зірка - пульсар Чорна Вдова. У неї є компаньйон, коричневий карлик, якого вона постійно обробляє своїм потужним випромінюванням. Вони звертаються навколо одна одної кожні 9 годин. Спостерігаючи за ними в телескоп з нашої планети, ви можете подумати, що цей смертельний танець ніяк вас не стосується, що ви є лише стороннім свідком цього «злочину». Однак це не так. Обидва учасники цього дійства притягують вас до себе.
І ви теж їх притягує - на відстані в трильйони кілометрів, за допомогою гравітації. Гравітація - це сила тяжіння між будь-якими двома об'єктами, що мають масу. Це означає, що будь-який об'єкт нашого Всесвіту притягує будь-який інший об'єкт, що знаходиться в ній, і одночасно притягується до нього. Зірки, чорні діри, люди, смартфони, атоми - все це знаходиться в постійній взаємодії. Так чому ж ми не відчуваємо цього тяжіння з мільярдів різних сторін?
Причини всього дві - маса і відстань. Рівняння, за допомогою якого можна обчислити силу тяжіння між двома об'єктами, вперше було сформульовано Ісааком Ньютоном в 1687 році. Розуміння гравітації з тих пір кілька еволюціонувало, але в більшості випадків класична теорія тяжіння Ньютона може бути застосована для обчислення її сили і сьогодні.
Виглядає ця формула так - щоб дізнатися силу тяжіння між двома об'єктами, треба масу одного помножити на масу іншого, що вийшов результат помножити на гравітаційну постійну, і все це поділити на квадрат відстані між об'єктами. Все, як бачимо, досить нескладно. Можемо навіть трохи поекспериментувати. Якщо ви подвоїте масу одного об'єкта, сила тяжіння збільшиться в два рази. Якщо ви «відсунете» об'єкти один від одного в ті ж два рази, сила тяжіння складе одну четверту від того, що була раніше.
Сила тяжіння між вами і Землею тягне вас в напрямку центру планети, і ви відчуваєте цю силу, як свою вагу. Це значення дорівнює 800 Ньютон, якщо ви стоїте на рівні моря. Але якщо ви поїдете до Мертвого моря, воно збільшиться на невелику частку відсотка. Якщо ж ви зробите подвиг і забере на вершину Евересту, значення знизиться - знову-таки вкрай незначно.
Сила тяжіння Землі впливає на МКС, що знаходиться на висоті близько 400 кілометрів, практично з тією ж силою, що на поверхні планети. Якби ця станція була піднята на величезну нерухому колону, основа якої стояло б на Землі, то сила гравітації на ній становила б близько 90% від тієї, що відчуваємо ми. Астронавти знаходяться в невагомості з тієї простої причини, що МКС постійно падає на нашу планету. На щастя, станція при цьому рухається з тією швидкістю, яка дозволяє їй уникати зіткнення з Землею.
Летимо далі - на Місяць. Це вже 400000 кілометрів від рідного дому. Сила тяжіння Землі тут становить всього 0.03% від початкової. Зате в повній мірі відчувається гравітація нашого супутника, яка в шість разів менше звичної нам. Якщо ви вирішите полетіти ще далі, сила тяжіння Землі буде падати, але позбутися від неї остаточно не вдасться ніколи.
Коли ви перебуваєте на поверхні нашої планети, то відчуваєте тяжіння безлічі об'єктів - як дуже далеких, так і що знаходяться в безпосередній близькості. Сонце, наприклад, притягує вас до себе з силою пів-ньютона. Якщо ви перебуваєте на відстані декількох метрів від свого смартфона, то вас тягне до нього не тільки бажання перевірити отримані повідомлення, але і сила в кілька піконьютонов. Це приблизно дорівнює гравітаційному тяжінню між вами і галактикою Андромеди, що знаходиться на відстані 2.5 мільйона світлових років і має масу в трильйони разів більше, ніж у Сонця.
Якщо ж ви хочете зовсім позбутися від гравітації, то можете використовувати дуже хитрий прийом. Все маси, що знаходяться навколо, постійно тягнуть нас до себе, але як вони поведуть себе, якщо ви прориє дуже глибоку свердловину прямо до центру планети і зійдіть туди, уникнувши якимось чином всіх небезпек, що можуть зустрітися на цьому довгому шляху? Якщо уявити, що всередині ідеально сферичної Землі є порожнина, то сила тяжіння до її стінок буде однакова з усіх боків. І ваше тіло несподівано виявиться в невагомості, в підвішеному стані - рівно посередині цієї порожнини. Так що ви можете не відчувати гравітацію Землі - але для цього треба виявитися рівно всередині неї. Це закони фізики, і нічого з ними не вдієш.
". Дуже цікава і пізнавальна інформація про те, яким чином можна визначити відстань до об'єкта на місцевості користуючись тільки власним окоміром. Всього описується кілька способів визначення відстаней на місцевості, але для нашої теми вимірювання відстаней до зірок нам важливий лише один з висновків, який свідчить, що при видаленні предмета в N раз далі, ніж він був від нас, вінвізуально зменшується в N раз; і навпаки, у скільки разів наблизимо предмет, в стільки разів вінвізуально збільшиться. Тобто якщо взяти предмет, виміряти його фізичну довжину (нехай це буде палиця довжиною 1м), виміряти відстань до цього об'єкта (нехай буде 0,1 м), потім видалити цей об'єкт на відстань 4 м від того місця, де він знаходився, то візуально він стане менше в 4 рази! Все дуже просто. Знаючи цю залежність, на місцевості можна досить точно визначати відстані до об'єкта, правда, потрібно знати його актуальний розмір. Але це не проблема, якщо мова йде про автомобілі або подібному добре знайомому предметі.Тепер ми, знаючи цю просту зворотну залежністьвідстані і величини об'єкта, Спробуємо замахнутися на "основи основ" і порахуватизразкову відстань до найближчих зірок.
Скептики відразу скажуть, що ці оптичні закони можуть не працювати на космічних відстанях, тому спочатку почнемо з перевірки відомих фактів: Сонце більше Місяця - в 400 разів. Відстань від Землі до Сонця також добре відомо - близько 150 млн км. Оскільки у нас на небосхилі Сонце і Місяць справляє враження рівної (це прекрасно помітно при повному сонячному або місячному затемненні), то виходить, що Місяць має бути ближче до нас, ніж Сонце в 400 разів. І це також підтверджується! Яндекс нам на допомогу: від Землі до Місяця 384 467 км! Перевіримо, чи працює формула залежності, для цього 150 млн км розділимо на 384467 і отримаємо 390 раз! Тобто виходить, що небесна механіка абсолютно точно працює і прекрасно дотримується оптичний закон зворотної залежності видимого розміру об'єкта від відстані.
Тепер нам потрібно знайти гідний об'єкт для вивчення. Звичайно, це буде наше Сонце. По-перше, ми знаємо відстань до Сонця. По-друге, як нам кажуть вчені, наше Сонце є всього лише "пересічним" жовтим карликом і подібних зірок класу G2 на небосхилі величезна кількість - приблизно 10% від усіх зірок. і.
Тепер найважливіше: виходить, що якщо у нас на небосхилі є зірки (а вони там є), які, як стверджують вчені приблизно рівні розмірам нашого Сонця - зараз відкинемо умовності, точні параметри нам не так важливі, важливо те, що зірка за своїми розмірами приблизно така ж як Сонце - тобто якщо ми будемо знати, у скільки разів Сонцевізуально більше цієї зірки, ми зможемо порахувати реальну відстань до цієї зірки! Все просто! Повна аналогія з Місяцем і Сонцем.
Тепер беремо зірку, яка має (по запевненнях учених) дуже близькі параметри до нашого Сонця: наприклад,18 Скорпіона (18 Scorpii) - одиночна в сузір'ї , Яка знаходиться на відстані близько45,7 від Землі. Об'єкт примітний тим, що за своїми характеристиками він дуже схожий на .
Отже, "За зірка відноситься до категорії і є «двійником» : Маса - 1,01 маси Сонця, радіус - 1,02 радіуса Сонця, світність - 1,05 світності Сонця "...
Поясню, ця зірку18 Скорпіона можна розрізнити на небосхилі неозброєним поглядом. У будь-якому випадку, якщо вчені змогли описати зірку - мабуть по спектру - то і у нас не буде сумнівів - ця зірка "двійник" за наше Сонце.
Є ще багато зірок, які можна порівняти за розміром з нашим денним світилом. Наприклад, Альфа-Центавра, Дзета Сітки і т.д. Важливо зрозуміти головне: на небосхилі є багато видимих \u200b\u200bзірок, розміри яких за твердженнями астрономів є близькими до розмірів Сонця.
Тепер, власне, сам уявний експеримент:
Ми повинні порівняти диск Сонця і диск зірки, яка як ми знаємо за розмірами є його близьким аналогом. У скільки разів диск Сонця більше зірки, в стільки разів зірка далі, ніж сонце (перевірено Місяцем)!
Давайте візьмемо день, коли Сонце стоїть в зеніті (це його наше зорове сприйняття) і спробуємо "прикинути", у скільки разів сонце буде більше своєї "тезки" (яку видно тільки вночі).
Отже, припустимо, що на видимому диску Сонця в зеніті можна відкласти тисячу зірочок (від одного краю диска до іншого). Насправді може бути і більше, але припущу, що тому Вікі стверджує, що абсолютна більшість зірок набагато менше Сонця, це означає, що серед яскравих нічних світил на нічному небі може бути досить багато "малюків", а це автоматично зменшує відстань до них - наприклад не в 1000 разів, а всього лише в 100 або ще менше!
Тепер порахуємо відстань до зірки. 150 млн * 1000. Отримаємо: 150.000.000.000 км. \u003d 150 млрд. Км. Тепер давайте порахуємо, скільки буде потрібно світла, щоб подолати цю відстань. Адже нам говорять про мінімум світлових роках !!! Отже, ми знаємо, що швидкість світла - 300000 км / сек. Значить, ми просто поділимо 150.000.000.000 км на 300000 км / сек і отримаємо час в секундах: 500000 сек. Це всього лише 5.787 звичайних днів! Тобто світло від такої зірки до нас буде йти всього лише кілька днів ...
Тепер давайте порахуємо, скільки доведеться летіти на ракеті при швидкості, наприклад в 10 км / сек. Відповідь буде 15 млрд секунд. Якщо перевести в роки, то це: 475.64 земних року! Звичайно, цифра вражає, але це все одно не світловий рік! Це світлова тиждень максимум! Тобто світло зірок, що ми бачимо на небі, як там не є "свіжий". Інакше ми б бачили чорне порожнє небо. Але, якщо ми його бачимо все-таки в зірках, значить зірки набагато ближче. Якщо ж припустити, що на сонці поміститься ніяк не більше сотні зірок вздовж діаметра, то летіти до найближчої зірки всього лише близько 50 років!
оцінка інформації
Записи на схожі теми
Знехтувати впливом вибухів наднових зірок.Например, про зіткнення Землі ... лише в тому, наскільки далеко в минулому сталася остання ... «волохата» або «кудлата» ( зірка). Тим часом, це слово ... не ввів ... Так яке у нас нині тисячоліття на ...
На безмежних просторах інтернету я якось натрапив на наступну картинку.
Звичайно, цей маленький гурток посеред Чумацького шляху захоплює дух і змушує задумати про багато речей, починаючи від тлінність буття і закінчуючи безмежними розмірами всесвіту, але все ж виникає питання: наскільки все це відповідає дійсності?
На жаль, укладачі зображення не вказали радіус жовтого кола, а оцінювати його на око - сумнівне заняття. Проте автори твіттера @FakeAstropix задалися таким же питанням як і я, і стверджують, що ця картинка правильна десь для 99% зірок, видимих \u200b\u200bна нічному небі.
Інше питання полягає в тому, а скільки взагалі зірок можна побачити на небі не користуючись оптикою? Вважається, що неозброєним оком з поверхні Землі можна спостерігати до 6000 зірок. Але в реальності це число буде куди менше - по-перше, в північній півкулі ми фізично зможемо бачити не більше половини від цієї кількості (це ж справедливо і для жителів південної півкулі), по-друге йдеться про ідеальні умови спостереження, яких в реальності практично неможливо досягти. Чого тільки варте одне світлове забруднення неба. А коли мова йде про найдальших видимих \u200b\u200bзірок, то в більшості випадків щоб помітити їх, нам потрібні саме ідеальні умови.
Але все ж, які з маленьких мерехтливих крапок на небі є найбільш далекими від нас? Ось список, який мені поки що вдалося скласти (хоча звичайно зовсім не здивуюся, якщо я багато чого пропустив, так що не судіть строго).
Денеб - найяскравіша зірка в сузір'ї Лебедя і двадцята за яскравістю зірка в нічному небі, з видимою зоряною величиною +1,25 (вважається, що межа видимості для людського ока +6, максимум +6.5 для людей з дійсно чудовим зором). Цей біло-блакитний сверхігагінт, який знаходиться від нас на відстані від 1500 (остання оцінка) до 2600 світлових років - таким чином, видимий нами світ Денеба був виданий десь в проміжку між зародженням Римської республіки і падінням Західної Римської імперії.
Маса Денеба більша за масу нашої зірки приблизно в 200 разів Сонця, а світність перевищує сонячну мінімум в 50 000 разів. Перебувай він на місці Сіріуса, він би виблискував на нашому небі яскравіше, ніж повний Місяць.
P Лебедя вироблена червоним
Мю Цефея відома також як Гранатова зірка Гершеля - червоних надгігант, можливо найбільша зірка, видима неозброєним оком. Її світність перевищує сонячну від 60 000 та 100 000 раз, радіус згідно з останніми оцінками може бути в 1500 разів більше сонячного. Мю Цефея знаходиться на відстані 5500-6000 світлових років від нас. Зірка знаходиться в кінці свого життєвого шляху і незабаром (за астрономічними мірками) часу перетвориться на наднову. Її видима зоряна величина змінюється від +3,4 до +5. Вважається, що вона є однією з найбільш корисних зірок на північному небі.
зірка Пласкетта знаходиться на відстані 6600 світлових років від Землі в сузір'ї Єдинорога і являє собою одну з найбільш масивних систем подвійних зірок в Чумацькому шляху. Зірка А має масу в 50 сонячних і світність, що перевищує світність нашої зірки в 220 000 разів. Зірка B має приблизно таку ж масу, але її світність менше - "всього лише" в розмірі 120 000 сонячних. Видима зоряна величина зірки А становить +6.05 - а значить, теоретично її можна побачити неозброєним оком.
система Ета Кілязнаходиться від нас на відстані 7500 - 8000 світлових років. Вона складається з двох зірок, головна з яких - яскрава блакитна змінна, є однією з найбільших і нестійких зірок в нашій галактиці з масою близько 150 сонячних, 30 з яких зірка вже встигла скинути. У 17 столітті Ета Кіля мала четверту зоряну величину, до 1730 року вона стала однією з найяскравіших в сузір'ї Кіля, але до тисячі сімсот вісімдесят два знову стала дуже слабкою. Потім, в 1820 році почалося різке збільшення яскравості зірки і в квітні 1843 вона досягла видимої зоряної величини -0,8, ставши на час другою за яскравістю на небі після Сіріуса. Після цього, яскравість Ета Кіля стрімко впала, і до 1870 року зірка стала невидимою неозброєним оком.
Однак, в 2007 році яскравість зірки знову зросла, вона досягла зоряної величини +5 і знову стала видимою. Нинішня світність зірки оцінюється мінімум в мільйон сонячних і вона по всій видимості є головним кандидатом на звання наступної наднової в Чумацькому шляху. Деякі навіть вважають, що вона вже вибухнула.
На закінчення варто згадати, що в історії були випадки, коли люди мали можливість спостерігати куди більш далекі зірки. Наприклад, в 1987 в Великій Магеллановій хмарі, що знаходиться від нас на відстані 160 000 світлових років, спалахнула наднова, яку можна було бачити неозброєним оком. Інша справа, що на відміну від всіх перерахованих вище надгігантів, спостерігати її можна було в перебігу куди меншого проміжку часу.
У давнину вважали, що всі зірки знаходяться на однаковій відстані від Землі, прикріплені до кришталевої сфері. В античні часи Земля вважалася нерухомим центром Всесвіту, навколо якого оберталися Сонце, Місяць, планети і зірки. Природа небесних тіл в той час була невідома, і лише далеко не всі філософи вважали, що зірки є, по суті, далекими сонцями.
Це вистава стала поширюватися тільки після появи вчення Коперника в XVI столітті. Щоб пояснити нерівномірності в русі планет по небу, Коперник припустив, що в центрі Всесвіту знаходиться не Земля, але Сонце, навколо якого оберталися планети. Земля, втративши статусу центру, стала всього лише однією з планет: тепер вона не лежала нерухомо, але зверталася навколо Сонця по орбіті. Тоді у деяких вчених з'явилася ідея виміряти відстані до зірок. Метод, який вони запропонували, називається методом річного паралакса.
Ідея була проста і полягала в наступному. Якщо постійно вимірювати положення зірки на небі, то можна помітити, як зірка описує в просторі крихітні еліпси з періодом в 1 рік. Зсув зірки повинно відбуватися через рух Землі по орбіті навколо Сонця, і величина його буде тим більше, чим ближче до нас розташовується зірка. Знаючи величину кута зсуву або, інакше, паралакс зірки, можна без зусиль знайти відстань до неї по формулі D \u003d a / sin (p), де a - велика піввісь земної орбіти, а p - величина параллакса, яка вимірюється в секундах дуги.
Незважаючи на простоту методу, вченим довгий час не вдавалося виявити у зірок паралакси. Деякі вважали це доказом хибності теорії Коперника, але більшість вважало, що зірки просто дуже далекі від нас, щоб сподіватися визначити їх паралакс.
Тільки в XIX столітті з появою нового покоління телескопів, які давали можливість вимірювати дуже малі кути, вчені змогли надійно визначити відстані до деяких зірок. Першим паралакс виміряв великий російський астроном, перший директор Пулковської обсерваторії, Василь Якович Струве в 1837 році. Спостерігаючи зірку Вегу, він знайшов, що її паралакс дорівнює 0 ", 125. Це зовсім незначний кут. Досить сказати, що під таким кутом буде видно неозброєним оком людина з відстані в 3000 кілометрів!
Тепер можна було вирахувати і відстань до цієї зірки. Якщо відстань від Землі до Сонця (а) прийняти за 1, то D \u003d 1 / sin (0 ", 125), що дорівнює 1650000. Ця цифра показує, у скільки разів Вега далі від Землі, ніж Сонце. Такі колосальні відстані незручно вимірювати в кілометрах, тому астрономи користуються парсек. Парсек - це відстань, з якого велика піввісь земної орбіти, перпендикулярна до променю зору, видно під кутом в 1 ". Відстань в парсеках одно зворотній величині параллакса. Так як паралакс Веги складає всього лише 1/8 кутової секунди, то відстань до зірки одно 8 парсек.
Це дуже велика величина. Світло, рухаючись зі швидкістю 300000 км / с, подолає цю відстань за 26 років. Це означає, що спостережуваний нами світ Веги був виданий зіркою 26 років тому!
На сьогоднішній день вченим відомі паралакси більше сотні тисяч зірок. Метод річних параллаксов дозволив астрономам визначити точні відстані до зірок в радіусі приблизно сотні парсек або 320 світлових років від Сонця. Відстані до більш далеких зірок визначаються іншими, непрямими методами. Але в їх основі знаходиться все той же метод річного паралакса.