Merenje rastojanja u svemiru

Zimski kamp fizike Sokobanja, 16. januar 2014.

Merenje rastojanja u svemiru Milan Milošević

Departman za fiziku, Prirodno-matematički fakultet u Niš

Astronomsko društvo “Alfa”, Niš

Koliko su zvezde daleko?

Merenje rastojanja

Velika otkrića u astronomiji povezana sa novim metodama merenja

Najvažnije pitanje

Metar, kilometar, svetlosna godina, parsek...

Predlozi: dužina klatna sa periodom od 2 sekunde, desetimilioniti deo ½ meridija kroz Pariz (od pola do ekvatora)

Francuska akademija (1791) – izabrala meridijan, period klatna je promenljiv zbog različitog ubrzanja

Prvi etalon – 0,2 milimetra kraći, “zaboravljena” spljoštenost Zemlje izazvana rotacijom

Rastojanje

1889 – nov etalon, rastojanje između oznaka na šipci od platine i iridijuma, na teperaturi od 00 celzijusa

1960 – talasna dužina zračenja kripton-86

1983. godina: SI definicija: 1 metar je rastojanje koje pređe svetlost za

1/299 792 458 sekunde

Rastojanje

Prečnik i obim Zemlje

Rastojanje Zemlja – Mesec

Rastojanje Zemlja - Sunce

Neka važna rastojanja

Eratosten (276 p.n.e. - 194 p.n.e.)

Sijena – prvi dan leta, u podne, Sunce tačno iznad

Aleksandrija – senka!

Razlika – 7o

Rastojanje 7/360o

Obim Zemlje

Karavani – 5000 stadija

700 stadia po stepenu

Stadi ~ 185 metara

Obim: 39.690 – 46.620 km

Tačno: 40.008 km

Obim Zemlje

Aristrarh (310 pne. – 230 pne.)

Trajanje pomračenja -> rastojanje

2R /2r = T/t

30 puta dalje od prečnika Zemlje

Tačno ~32 puta

Rastojanje Zemlja - Mesec

Astronomska jedinica

Hajgens, 1659

Posmatrao Veneru

Dva ugla i jedna stranica?

Uglovi:

Sunce-Venera-Zemlja

Sunce-Zemlja-Venera

Rastojanje Zemlja - Sunce

Uglovi:

Sunce-Venera-Zemlja

Sunce-Zemlja-Venera

Rastojanje

Zemlja – Venera ?!?!?

Iz prividne veličine, pretpostavio prave dimenzije Venere

Približno tačan rezultat, sreća!

Rastojanje Zemlja - Sunce

Astronomska jedinica

Merenje Prečnika Zemlje

Archimedes (3rd century BC) 10000

Aristarchus (3rd century BC) 380-1,520

Hipparchus (2nd century BC) 490

Ptolemy (2nd century) 1210

Godefroy Wendelin (1635) 14000

Jeremiah Horrocks (1639) 14000

Christiaan Huygens (1659) 24000

Cassini & Richer (1672) 21700

Jérôme Lalande (1771) 24000

Simon Newcomb (1895) 23440

Arthur Hinks (1909) 23420

H. Spencer Jones (1941) 23466

Moderna merenja 23455

Radarski i laserski metodi

Reflektori na površini Meseca

Danas...

Direktni Paralaksa

Drugi geometrijski metodi

Indirektni Spektroskopski metodi

Standardne “sveće”

Kosmološki crveni pomak

Metodi merenja

Na Zemlji, svakog dana

Paralaksa

http://lcogt.net/spacebook/parallax-and-distance-measurement www.parallaxperspective.com/2012/04/16/what-is-a-parallax-anyway/

Paralaksa – u bioskopu

Paralaksa – u (3D) astronomiji

www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/stereo3D_press.html

Paralaksa – u astronomiji

Parsek – rastojanje do zvezde koja ima paralaksu od 2 sekunde (3,26 sv.g.)

Sve zvezde < 1 lučne sekunde

W. Bessel 1983 – 0,314 lučne sekunde – 10 sv. god.

HIPPARCOS, 1989.

120 hiljada zvezda

o,97 lučnih milisekundi

hiljade zvezda sa < 2 lučne milisekunde; 500 pc

Radio talasi – VLB interferometar; 100 lučnih mikrosekundi; rastojanje 2300 pc

Paralaksa

Poznate dimenzije objetka

Merenje ugla

Računa rastojanje

Model galaksije NGC 4258 – 7,2 miliona pc

SN1987A Godinu dana posle eksplozije

Prsten počeo da svetli

Rastojanje 160.000 sv. god.

Geometrijski metodi

NGC4528 / M106

Sjaj (zvezde) opada sa kvadratom rastojanja

Apsolutni sjaj (magnituda) – sjaj zvezde ako bi se nalazila na rastojanju od 10 pc

Prividni sjaj – na nebu

Jedan “mali” problem: Kako znamo apsolutni sjaj?

Spektroskopski metod

Spektar

Spektar Sunca

Spektri zvezda čija su rastojanja već izmerena paralaksom

Zastupljenost elemenata – klase zvezda

O, B, A, F, G, K, M (Oh, be a fine girl/guy, kiss me)

Svaka klasa – karakteristična boja i temperatura

O – bele i najtoplije; M – crvene i najhladnije

Apsolutni sjaj

Zvezde sa svim poznatim podacima nanesu na dijagram – - prava linija!

Hertzsprung-Russell dijagram (nezavisno 1911 i 1913)

Zvezde glavnog niza

Džinovi i patuljci

Ista temperatura, različit sjaj - > različita veličina

H-R dijagram za nepoznato zvezdano jato, upoređuje sa poznatim i određuje rastojanje!

H-R dijagram

Za HR dijagram potrebno mnogo zvezda, čak i onih najtamnijih

Ako znamo sjaj nekog objekta – znamo i rastojanje

Standardne sveće

Cefeide

Supernove

Standardne “sveće”

Promenljive zvezde

Periodično menjaju sjaj i temperaturu

Ime – prvi predstavnik, Delta Cephei

Veza perioda i apsolutnog sjaja

Veza: 1908, Henrietta Leavitt – zvezde u Malom Magelanovom oblaku

Cefeide

1915, Harlow Shapley – veličina galaksije i položaj Sunca

1924, Edwin Hubble – “Andromeda” nije u našoj galaksiji

1929, Habl i Milton Humason – Hablov zakon, galaksije se udaljavaju brzinom proporcionalnom rastojanju

Sredina XX veka – problemi

Rešeni podelom Cefeida u dve klase

1940, Walter Baade – klasične i Tip II

Cefeide

Dinamika: Edingtonov ventil

Brzina pulseva zavisi od mase zvezde

He2+ manje propušta zračenje od He1+

Manje fotona napušta jezgro, više se zagreva

Ali – veći pritisak “gura” slojeve dalje od jezgra, hlade se

Veća temperatura –> veća jonizacija

Hlađenje – ponovo više He1+

Itd...

Rastojanje - do 130 miliona svetlosnih godina

Cefeide

Supernove

Supernove

Supernove – Tip Ia SN1572

1926, Habl

Kosmološki crveni pomak

1929. godina

Crveni pomak (brzina) direktno proporcionalni rastojanju

v = H r

H – Hablova konstanta; originalno 500 km/s/Mpc

Danas: H = 67,4 km/s/Mpc (Planck) 13,82 milijarde godina star svemir

Hablov zakon

Koliko su daleko zvezde?

Milan Milošević

mmilan@svetnauke.org

www.svetnauke.org

/univerzum

/svetnauke

Hvala! Da li ima pitanja?