Koliko su udaljene zvijezde?

Koliko su udaljene zvijezde?

Za antičke ljude zvijezde su bile sitne rupice na neprozirnom nebeskom svodu iz kojih je izbijala sjajna svjetlost. Poznajemo probleme i argumente s kojima su se suočavali prvi astronomi pokušavajući odgovoriti na pitanje jesu li Zemlja, Sunce ili neko drugo nebesko tijelo u središtu univerzuma. No, čak i kad je taj problem riješen te izračunata veličina Sunčeva sustava, problem mjerenja udaljenosti do zvijezda pokazao se jednim od obeshrabrujućih. Tek nakon izuma fotografije u 19. stoljeću mogli su se izmjeriti vrlo mali pomaci zvijezda u odnosu na druge obližnje zvijezde na nebu.

MJERENJE NEBA

Položaji na nebu se mjere kao kutovi na isti način kao što se geografska širina i dužina koriste za mjerenja na Zemlji. U slučaju nebeske sfere, koordinatni sustavi se nazivaju deklinacije (dec), ekvivalenti za geografsku Širinu na Zemlji, i rektascenzija (RA), ekvivalent za geografsku dužinu na Zemlji.

Deklinacija se mjeri stupnjevima sjeverno i južno od nebeskog ekvatora, a nebeski polovi deklinirani su za +90 odnosno za -90 stupnjeva. Rektascenzija se mjeri u smjeru istoka oko nebeskog ekvatora, od nule: točka u kojoj ekliptika (vidljiva putanja Sunca po nebu) presijeca nebeski ekvator (projekcija Zemljinog ekvatora na nebo). Ta nulta točka zove se prvi stupanj Ovna ili, alternativno, vernalni ekvinocij, (od latinske riječi vernalis, ver = proljeće). Dok položaji u odnosu na geografsku širinu i dužinu ostaju nepromijenjeni, vidjet ćete da su nebeske koordinate definirane određenim podacima (npr. J2000).

RA se obično mjeri satima, minutama i sekundama, od 0:00 do 24:00. Jedan sad RA-e, udaljenost koju Zemlja prijeđe kružeći za jedan sat, isto je što i 15° na ekvatoru.

VLASTITO GIBANJE ZVIJEZDE

Dvodimenzionalno kutno, godišnje gibanje neke zvijezde preko neba mjeri se lučnim sekundama za godinu i naziva se vlastito gibanje. Ta gibanja vrlo mala – jedva primjetna u odnosu na trajanje ljudskog života. Budući da su mjere kutne, izgledat će da zvijezde blizu Sunca imaju veće vlastito gibanje od onih udaljenijih. Zvijezda s najvećim poznatim vlastitim gibanjem je Barnardova zvijezda, blijedi crveni patuljak u zviježđu Ophiuchus, a Edward Barnard je 1916. otkrio da ona ima vlastito gibanje od 10.4 lučne sekunde godišnje. Udaljenost na nebu ekvivalentnu Mjesečevu promjeru prijeći će za 200 godina. Barnardova zvijezda je najbliža poznata zvijezda iza sustava Alphe Centauri.

Ako je poznata udaljenost do određene zvijezde, onda se vlastito gibanje može pretvoriti u brzinu izraženu, recimo, u kilometrima u sekundi te tako pokazati kako se zvijezde gibaju oko galaktike u odnosu na Sunce.

PERALAKSA

Ako proučavamo mali komadić neba (vrlo) pažljivo dok se Zemlja okreće oko Sunca, svaka obližnja zvijezda izgledat će kao da se kreće u sićušnim elipsama u odnosu na položaje udaljenih zvijezda i na isti se položaj na nebu vraća svake godine u isto vrijeme. To je isti efekt kao kad se vozite u automobilu ili vlaku pa vidite kako obližnja stabla ili kuće promiču dok pogled na udaljene planine ostaje nepromijenjen; to se zove paralaksa. Taj efekt možete stvoriti ispruženim prstom podignutim uz udaljeni prizor: najprije gledajte jednim okom, zatim drugim i izgledat će vam kao da je vaš prst skočio s jedne na drugu stranu.

MJERENJE ULTRAUDALJENOSTI

Paralaksa čak i najbliže zvijezde izuzetno je mala. Astronomi mjere udaljenosti u parsekima, a 1 parsek je udaljenost zvijezde čija paralaksa iznosi 1 lučnu sekundu, tj. 1/3600-oti dio stupnja (iako nijedna zvijezda nije dovoljno blizu da bi imala paralaksu od 1 lučne sekunde). Najbliža zvijezda Suncu je Proxima Centauri koja ima paralaksu od 0.76 lučne sekunde, pa proizlazi:

(udaljenost je d i paralaksa je p)

d = 1/p = 1.3 parsek

Astronomske udaljenosti također se često mjere svjetlosnim godinama.

1 svjetlosna godina i 3.26 parsek

To je udaljenost koju svjetlost prijeđe (brzinom od 300 000 km/s) u 1 godini.

Proxima Centauri je udaljena 4.2 svjetlosne godine. Velike udaljenosti mjere se i kiloparsekima (1kpc = 1000 parseka) ili megaparsekima (1 Mpc = 1 000 000 parseka). Udaljenost do središta Galaktike iznosi oko 8 kpc.

Dodatno čitanje:

Margaret Penston, Ian Morison, Astronomija, 2006.