Řešení dlouholeté záhady o první paralaxě v astronomii

Razítko vydané německou spolkovou poštou ke 200. výročí narození Friedricha Wilhelma Bessela v roce 1984. Zdroj obrázku: © Bundestag for the Financial Industry (BMF). Navrhl Hermann Schwahn a na základě obrazů Johanna Eduarda Wolffa.

V roce 1838 zvítězil Friedrich Wilhelm Bessel v závodu o měření první vzdálenosti k jiné hvězdě, než je naše slunce, pomocí triangulační paralaxy – nastavení první stupnice vesmíru.Nedávno se Mark Reid a Karl Menten zabývali měřením paralaxy na vlnové délce rádia a znovu prozkoumali Besselovu původní publikaci o „jeho“ hvězdě „61 Cygni“. Věci v Astronomické zprávy (Astronomická poznámka). I když obvykle mohou reprodukovat výsledky dosažené Besselem a dvěma současnými astronomy v 19. století, jmenovitě slavným Friedrichem Georgem Wilhelmem von Struffem a Thomasem Hendersonem, Zjistili jsme, proč jsou tyto první výsledky statisticky nekonzistentní s moderními měřeními.

Z úcty k Besselovi se Reid a Menten rozhodli zveřejnit svá zjištění v Astronomické zprávy. Byla založena v roce 1821 a je jedním z prvních astronomických časopisů na světě a stále je nejstarší publikací.

Znalost vzdálenosti k astronomickému objektu je nezbytná pro celou astronomii a pro hodnocení naší polohy ve vesmíru. Staří Řekové umístili stacionární „pevné“ hvězdy dále než do nebeské sféry, o které si mysleli, že se planety pohybují. Otázka „Jak daleko je to?“ Po století, kdy se astronomové začali pokoušet tento problém vyřešit, však nedala odpověď. Věci začaly vrcholit koncem třicátých let 20. století, kdy tři astronomové vynulovali různé hvězdy, často za drsných podmínek strávili mnoho nocí se svými dalekohledy. Friedrich Wilhelm Bessel (Friedrich Wilhelm Bessel) zvítězil v soutěži v roce 1838. Oznámil, že vzdálenost k 61 Cygni byla 10,4 světelných let. To dokazuje, že hvězdy nejsou jen vzdálenější než planety od nás, ale také milionkrát dále od nás. Jedná se o skutečnou revoluci, která zcela změnila známý rozsah vesmíru v 19. století.

Besselovo měření je založeno na metodě trojúhelníkové paralaxy. Tato technika je v podstatě triangulace a geodeti ji používají k určování vzdáleností na souši. Astronomové využívají oběžnou dráhu Země kolem Slunce k tomu, aby poskytli různé vyhlídky za rok k měření zdánlivé polohy „blízkých“ hvězd ve srovnání se vzdálenými hvězdami.

Bessel musel provádět náročná měření v dalekohledech téměř 100 nocí. Nyní jsou astronomové mnohem „efektivnější“. Vesmírná mise Gaia měří přesné vzdálenosti stovek milionů hvězd, což má velký dopad na astronomii.Kvůli mezihvězdnému prachu GalaxieSe spirálními rameny Gaie je obtížné pozorovat hvězdy dále od slunce v rovině Mléčné dráhy, vzdálené asi 10 000 světelných let – což je jen 20% z 50 000 světelných let Mléčné dráhy. Proto ani tak silné mise jako Gaia nemohou získat základní uspořádání naší galaxie a mnoho aspektů galaxie je stále předmětem debaty, a dokonce i počet spirálních ramen je stále nejistý.

Aby se lépe vypořádali se strukturou a velikostí galaxie Mléčná dráha, Mark Reid z Centra pro astrofyziku | Harvard Smithsonian University a Karl Menten z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii (MPIfR) Byl zahájen projekt ke stanovení vzdálenosti k bezdrátovému zdroji energie omezenému spirálními rameny Mléčné dráhy. Dalekohled, který si vybrali, byl Very Long Baseline Array, sbírka 10 sad radioteleskopů od Havaje na západě po východní konec Spojených států. Kombinací signálů všech 10 dalekohledů vzdálených tisíce kilometrů může jeden člověk vidět obrazy, že naše oči jsou citlivé na rádiové vlny a jsou viděny ve vzdálenosti blízké velikosti Země.

Projekt provedl mezinárodní tým a vědci MPIfR významně přispěli – ředitel MPIfR Karl Menten plodně spolupracuje s Markem Reidem již více než 30 let.Když na začátku projektu diskutovali o snadno použitelné zkratce, rozhodli se ji pojmenovat Průzkum dědictví barové a spirálové struktury, Označováno jako průzkum BeSSeL. Samozřejmě mysleli na velkého astronoma, matematika a průkopníka paralaxy Friedricha Wilhelma Bessela.

Stejně jako všechny experimenty nebo observační vědy mají výsledky měření smysl pouze v případě, že lze nejistotu spolehlivě určit. To je také chléb a máslo v měření radioastronomie a astronomové projektu BeSSeL tomu věnovali zvláštní pozornost. V Bezierově éře se astronomové naučili věnovat pozornost chybám měření a při odvozování výsledků z dat je vzít v úvahu. To obvykle zahrnuje zdlouhavé výpočty prováděné výhradně tužkou a papírem. Besselovi talentovaní vědci se přirozeně zajímají o jakékoli problémy, které by mohly ovlivnit jejich pozorování. Uvědomil si, že změny teploty v dalekohledu vážně ovlivní jeho přesné měření. Bessel má ve hvězdárně v Údolí králů Pruska (nyní ruský Kaliningrad) vynikající hudební nástroj, který pochází od talentovaného výrobce hudebních nástrojů Josepha Fraunhofera, který jej vyrobil Poslední. Změny teploty však mají velký vliv na výsledky pozorování požadované pro měření paralaxy a měření paralaxy musí být prováděno po celý rok. Některé se vyrábějí v horkém létě, jiné se vyrábějí v chladné zimní noci.

Mark Reid se začal zajímat o Besselovo původní dílo a studoval jeho práci na 61 Cygni. Všiml si drobných nesrovnalostí v měření. Aby tyto problémy vyřešil, začal s Karlem Mentenem (Karl Menten) hlouběji studovat původní literaturu.Besselova práce byla původně napsána v němčině Astronomické zprávy„Ačkoli některé výňatky byly přeloženy do angličtiny a objevily se v něm Měsíční bulletin Královské astronomické společnosti. Proto je třeba zkontrolovat původní německou verzi, Mentenův rodný jazyk Němčina se hodí.

Reid a Menten rovněž přezkoumali výsledky Besselových nejbližších konkurentů. Thomas Henderson, který pracuje v Kapském Městě v Jižní Africe, namířil na Kentaura, který je nyní známý jako hvězdný systém nejblíže našemu slunci. Brzy poté, co Bessel oznámil své výsledky, Henderson uvolnil vzdálenost ke hvězdě.

Slavný astronom Friedrich Georg Wilhelm von Struve (Friedrich Georg Wilhelm von Struve) měřil Lyru (Vega). Prohledávání údajů von Struve v literatuře vyžaduje určitou detektivní práci. Jeho podrobný popis je publikován pouze jako kapitola ve velkém počtu monografií v latině. Knihovník MPIfR vystopoval kopii Bavorské státní knihovny, která kopii poskytla v elektronické podobě. Vždy je záhadou, proč Von Struve oznámil předběžnou vzdálenost od Vegy. Výsledek Bessel 61 Cygni byl o rok dříve, ale později byl revidován a změněn. Je upraven na dvojnásobnou vzdálenost. Zdálo se, že Von Struve nejprve použila všechna měření, ale nakonec ztratila důvěru v některá měření a opustila je. Pokud to neudělá, může získat více cti.

Reid a Menten mohou obvykle reprodukovat výsledky získané třemi astronomy, ale zjistili, že von Struve a Henderson podcenili některé jejich nejistoty měření, díky nimž se jejich paralaxa jeví významnější než skutečné hodnoty. „Pohled na Besselovo rameno je mimořádný zážitek a zábava,“ řekl Mark Reid. „Tato práce je opravdu zajímavá z astronomického i historického hlediska,“ uzavřel Carl Menten.

Odkaz: „The First Stellar Parallax Revisit“ publikovaný Markem J. Reidem a Karlem M. Mentenem 2. listopadu 2020, Astronomické zprávy.
DOI: 10,1002 / asna.202013833
arXiv: 2009.11913

Základní informace

Princip hvězdné paralaxy: člověk chce určit vzdálenost D od blízkých hvězd (v popředí). V průběhu roku se poloha hvězdy evidentně změnila vzhledem k poloze hvězdy vzdáleného pozadí a je definována elipsa, což je projekce oběžné dráhy Země kolem Slunce. Jeho poloviční hlavní osou je úhel paralaxy p. Tímto způsobem lze vzdálenost v „astronomických jednotkách“ jednoduše určit pomocí D = 1 / p. Vzdálenost mezi zemí a sluncem je astronomická jednotka AU, což je přibližně 150 milionů kilometrů. Vzdálenost objektu, jehož paralaxa je 1 oblouková sekunda, se nazývá paralaxa (pc). Jedná se o základní jednotku vzdálenosti používanou astronomy, přibližně ekvivalentní 3,26 světelného roku nebo 206 000 AU.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.