1 / 18

Merjenje razdalj v vesolju

Astronomsko društvo Vega. Merjenje razdalj v vesolju. Vir:http://www.nasa.gov/topics/universe/features/wmap_five.html. predstavitev za skupino Repatice in kometi Gregor Vertačnik Ljubljana, marec 2009. Kazalo. Uvod Zgodovinski mejniki Paralaksa Standardni svetilniki Kefeide

carlton
Download Presentation

Merjenje razdalj v vesolju

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Astronomsko društvo Vega Merjenje razdalj v vesolju Vir:http://www.nasa.gov/topics/universe/features/wmap_five.html predstavitev za skupino Repatice in kometi Gregor Vertačnik Ljubljana, marec 2009

  2. Kazalo • Uvod • Zgodovinski mejniki • Paralaksa • Standardni svetilniki • Kefeide • Spremeljivke tipa RR Lira • Supernove • Rdeči premik

  3. Uvod • Prostorska umestitev nebesnih objektov je ena od glavnih nalog astronomije od njenega začetka • Merjenje razdalj v vesolju je zaradi velike oddaljenosti objektov povsem drugačno kot na Zemlji • V uporabi večinoma posredne metode, statistično oprte na neposredne metode (paralakska, radarske meritve) • Natančnost meritev omejujo lastnosti svetlobe (uklon) in fizikalni procesi • Natančnost meritev se je najbolj izboljšala v 19. in 20. stoletju

  4. Zgodovinski mejniki • Razdalja do Lune: Aristarh, 270 pr.n.št. (Lunin mrk, geometrija) • Prvi “uspešni” izračun astronomske enote: Richer in Cassini, 1672 (paralaksa Marsa) • Izboljšanje izračuna astronomske enota s pomočjo Venerinih prehodov 1761, 1769, 1874, 1882, 2004 • Razdalja do zvezde, ki ni Sonce: Bessel, 1838 (61 Laboda, paralaksa) • Kefeide: Leavitt, 1912 • Ocena razdalje do Andromedine galaksije: Hubble, 1924 (kefeide)

  5. Paralaksa • Parallaxis v grščini “menjava, sprememba, preureditev” • Navidezni kotni premik objekta glede na objekte v ozadju v odvisnosti od premika opazovalca • Poseben primer merjenja s triangulacijo • Pojav omogoča oceno oddaljenosti objekta pri gledanju z dvema očesoma • Meritve paralakse so edine neposredne meritve razdalj izven Osončja, temelj posrednim metodam • Nezmožnost merjenja zelo majhnih zvezdnih paralaks eden od glavnih argumentov za geocentrični sistem • Prva uspešna meritev paralakse do planeta: Cassini, l. 1673 (Mars): • Paralaksa glede na skrajni vidni navidezni legi Marsa (ob vzidu in zaidu) • prek 3. Keplerjevega zakona dokončno znane razsežnosti Osončja • Rezultat meritev: astronomska enota 140 milijonov kilometrov (napaka 7 %) Shema principa zvezdne paralakse. Vir: http://physics.weber.edu/carroll/expand/parallax.htm

  6. V astronomiji se običajno govori o zvezdni paralaksi • Navidezni kotni premik bližnje zvezde glede na veliko bolj oddaljene • Ponavadi merjena letna paralaksa, ko opazujemo zvezdo z vseh možnih položajev Zemlje glede na Sonce • Paralaksa z Zemljine tirnice 1˝ na razdalji 3,26 sv. leta (parsek) • prva uspešna meritev: Bessel, l. 1838, 61 Laboda (nato Vega – Struve in Alfa Kentavra - Henderson) • Nam 2. najbližja zvezda Proksima Kentavra ima paralakso le 0,77˝ • Zaradi majhnih kotov je metoda uporabna le za bližnje objekte v Galaksiji • Največja projekta merjenja paralakse: • Hipparcos, premeril zvezde do oddaljenosti 1600 sv.l. • L. 2012 bo predvidoma začel meriti satelit Gaia, natančnost 0,00001˝

  7. Lunina paralaksa: • razlika v navidezni legi Lune med krajem, kjer je Luna v zenitu in tistim, kjer je Luna na matematičnem obzorju • Z ene lokacije jo lahko določimo med popolnim Luninim mrkom (Aristarh, Hiparh) → razdalja Zemlja-Luna Primer Lunine paralakse. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax

  8. Standardni svetilniki • Nebesni objekti z znanim izsevom, primerni za določanje razdalj • Običajno podana absolutna magnituda (sij z razdalje 10 parsekov) • Težava pri merjenju večjih razdalj sta oslabitev zaradi medzveznega prahu in rdeči premik • Kalibracija najbližjih svetilnikov prek neposrednih metod

  9. Vrste: • Dinamična paralaksa, prekrivajoča se dvozvezdja • Periodične spremeljivke tipa kefeida, RR Lira… • Planetarne meglice, kroglaste kopice • Izbruhi rentgenskih žarkov • Nove • Tully-Fisherjeva (izsev-vrtenje galaksij v spiralnih galaksijah) • Faber-Jacksonova zveza (izsev-hitrost zvezd v eliptičnih galaksija) • Supernove tipa Ia • Rdeči premik

  10. “Vesoljska merilna lestev”. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_candle

  11. Kefeide • Vrsta spremenljivih zvezd, pri sta perioda nihanja in izsev v tesni zvezi • Ime so dobile po Delti Kefeja, pri kateri je John Goodricke l. 1784 opazil nihanje sija • Eden najzanesljivejših standardnih svetilnikov za določanje razdalj v vesolju • Prva je zvezo med periodo in izsevom ugotovila Henrietta Swan Leavitt l. 1912: • V štirih letih premerila svetlost in periodo izseva za več deset kefeid v Malem Magellanovem oblaku • Logaritemska zveza med periodo in absolutno magnitudo • Običajno rumene nadorjakinje iz prve generacije zvezd, izsev tudi nekaj tisočkrat večji od Sončevega • Sprememba izseva je povezana z ionizacijo helija pri krčenju → ioniziran helij slabše prepušča svetlobo in v bistvu omogoča nekakšen toplotni stroj, ki shranjuje energijo pri manjšem polmeru Henrietta Leavitt. Avtorske pravice: AAVSO

  12. Umeritev kefeid kot vesoljeskega metra temelji na meritvah do najbližjih kefeid in do tistih v kroglastih kopicah • Edwin Hubble je l. 1924 prvi opazil kefeide (dejansko zvezde tipa W Device) v Andromedini galaksiji → prvi dokaz, da vse “meglice” niso del Galaksije, zavedanje ogromne razsežnosti vesolja • Vesoljski teleskop Hubble je nedavno zaznal kefeide v jati galaksij v Devici, od nas oddaljeni 60 milijonov sv. let • Problem pri določanju razdalje je spremenljiv delež kovin v zvezdah, sicer natančnost meritev razdalje na nekaj % Zveza med izsevom in periodom ter primer (zgoraj). Vir: http://www.astro.columbia.edu/%7Earchung/labs/spring2002/lab06.html

  13. Spremeljivke tipa RR Lira • Standardni svetilniki v naši galaksiji, zlasti v kroglastih kopicah • Relativno stare zvezde z vodoravne veje H-R diagrama z okoli polovično maso Sonca • Veliko pogostejše, a šibkejše od kefeid (40-50 krat svetlejše od Sonca) • Potek izseva je podoben kot pri Kefeidah, perioda pa bistveno krajša, večinoma manj kot 1 dan • Trije podtipi Zveza med izsevom in periodo za kefeide in spr. Tipa RR Lira. Vir: http://www.uni.edu/morgans/astro/course/Notes/section3/new11.html

  14. Supernove • Eksplozije masivnih zvezd • zaradi izjemnega sija odlični standardni svetilniki izven Galaksije • Dva tipa: • eksplozija starih zvezd, ki so izčrpale jedrsko gorivo, zaradi nenadnega sesedanja • Nenadzorovano zlivanje ogljika na belih pritlikavkah v dvojnih sistemih • Možnost pojava supernove v galaksiji velikosti Galaksije je ~2 % na leto; a v Galaksiji znanih le pet izbruhov (v l. 185, 1006, 1054, 1572 in 1604) • Pomen supernov (njihovega največjega izseva) kot vesoljskih metrov spoznan šele v 60. letih 20. stol. • Nekatere najoddaljenejše supernove so navidezno šibkejše od modelskih pričakovanj → dokaz za pospešeno širjenje vesolja Supernova 1994D in v galaksiji NGC 4526. Foto: NASA, ESA, The Hubble Key Project Team, The High-Z Supernova Search Team

  15. Dva glavna tipa supernov: • Tip I: brez Balmerjevih vodikovih črt v spektru • Tip II: z Balmerjevimi vodikovimi črtami • Podtipi na podlagi spektra in časovnega poteka sija • Tip Ia: • Eksplozije belih pritiklavk (iz ogljika in kisika) v dvojnih sistemih • V nekaj sekundah gre znaten del mase v fuzijo, sprosti se ~10^44 J energije! • Hitrost eksplozije okoli 3 % svetlobne hitrosti • Tipična absolutna magnituda -19,3 • Tipična krivulja izseva, kot posledica radioaktivnega razpada niklja 56 prek kobalta 56 v železo 56 Ostanek supernove tipa Ia iz l. 1572. Vir: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al. Tipični časovni potek svetlosti supernove tipa Ia. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Type_Ia_supernova

  16. Dandanes razširjeno avtomatsko iskanje supernov: • CCD kamere • Katzman Automatic Imaging Telescope • Supernova Early Warning System (mreža detektorjev nevtrinov) • Astronomi letno odkrijejo nekaj sto supernov

  17. Rdeči premik • Premik spektra (spektralnih črt) proti rdečemu delu zaradi: • Oddaljevanja izvora sevanja od opazovalca (Dopplerjev pojav) • Širjenja vesolja (kozmološki rdeči premik) • Gravitacije (gravitacijski rdeči premik) • Dopplerjev efekt v spektru prvič opazil Armand Fizeau l. 1848, neposredna metoda za merjenje radialne hitrosti • Kozmološki rdeči premik pomemben za določanje vesoljskih razdalj prek Hubblovega zakona (1929): Hitrost oddaljevanja = Hubblova konstanta * oddaljenost Primer rdečega premika. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift

  18. Viri in literatura • http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax • http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_candle • http://www.astro.princeton.edu/~clark/ParBkgd.html • Kambič B., 1996. Paralaksa. Spika, december 1996, str. 517-521 • http://en.wikipedia.org/wiki/Cepheid_variable • http://en.wikipedia.org/wiki/RR_Lyrae_variable • http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova • http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift • http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/variable_cepheids.html • Zwitter T., 1997. Kefeide. Spika, januar 1997, str. 12-15 • http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift • http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law • http://en.wikipedia.org/wiki/Transit_of_Venus • http://skyandtelescope.com/observing/objects/variablestars/article_160_1.asp (naslovna slika) • http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_unit • http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/Shipprc2.htm

More Related