Astrometrija: merjenje položajev, lastno gibanje zvezd in paralaksa
Astrometrija: natančno merjenje položajev zvezd, lastnega gibanja in paralakse za določanje oddaljenosti ter odkrivanje bližnjih zvezd in njihovih gibanj.
Astrometrija je del astronomije, ki se ukvarja z merjenjem gibanja objektov v prostoru, kot so zvezde. Dva glavna načina merjenja teh objektov sta pravilno gibanje in paralaksa.
Pravilno gibanje je sprememba položaja objekta v času, ko ga vidimo z Zemlje. To je navidezno premikanje zvezde po nebu glede na bolj oddaljeno ozadje in ga merimo kot kotno hitrost, običajno v kotnih sekundah na leto (pogosteje v milisekundah kotne sekunde na leto, tj. mas/let). Sestavljeno je iz dveh komponent v smeri rektascenzije in deklinacije (pogosto zapisano kot μα cosδ in μδ). Z natančnim merjenjem pravilnega gibanja lahko izračunamo tangencialno hitrost zvezde v prostoru; povezava med kotično hitrostjo, razdaljo in tangencialno hitrostjo je približno v_t (km/s) = 4,74 · μ ("/let) · d (pc), kjer je μ skupno pravilo gibanje v kotnih sekundah na leto in d razdalja v parsekih.
Ker se zrcalno premikanje zvezd z Zemlje zdi zelo počasi, so opazovanja pogosto razporejena na več let ali desetletij. Če ima zvezda veliko pravilno gibanje, to običajno pomeni, da je razmeroma blizu. Dobro znan primer je Barnardova zvezda: zvezda z največjim zabeleženim lastnim gibanjem med opazovanimi zvezdami — v 348 letih se po nebu premakne približno 1 stopinjo, kar ustreza okoli 10,3 kotne sekunde na leto. Moderni vesoljski programi, kot sta Hipparcos in zlasti Gaia, so dramatično izboljšali natančnost meritev pravilnega gibanja (od milisekund do mikrosekund kotnih natančnosti za najsvetlejše zvezde), kar nam omogoča natančno kartiranje gibanja zvezd v Mlečni cesti.
Paralaksa je navidezna razlika v položaju predmeta, če ga vidimo z dveh ali več različnih krajev. Pri opazovanju z različnih mest na Zemlji ali z nasprotnih strani Zemljine orbite se za isti predmet pojavi rahla sprememba kota gledanja glede na ozadje; paralaksa se meri kot kot med dvema vidnima črtama ali, pri letni paralaksi zvezd, kot polovica skupnega pomika, opazovanega ob polletnem zamiku opazovanj.
S pomočjo paralakse lahko izmerimo razdalje do največ nekaj tisoč najbližjih zvezd neposredno. Pri astrometriji uporabljamo enoto parsek (pc), ki je definirana tako, da ima zvezda z letno paralakso 1 kotna sekunda razdaljo 1 parsek. Zato velja preprosta zveza p (") = 1 / d (pc). Parseki so priročna enota za astronomijo — 1 parsek je približno 3,26 svetlobnega leta (natančneje ≈ 206 265 astronomskih enot). Na primer, najbližja zvezda Proksima Kentavra ima paralakso okoli 0,772", kar pomeni razdaljo približno 1,30 pc ali približno 4,24 svetlobnega leta.
Astrometrija ima številne praktične uporabe: določanje zvezdnih razdalj (pomembno za kalibracijo merilne lestvice v astronomiji), določanje lastnih gibanj in s tem dinamike Mlečne ceste, identifikacijo zvezdnih skupin in gibanja zvezdnih kopic, pa tudi odkrivanje eksoplanetov z merjenjem majhnih premikov zvezd zaradi gravitacijskega vleka planetov. Poleg kakovosti opazovanj so meritev omejujejo še atmosferska motnja pri opazovanju iz tal, kratkotrajne spremembe zaradi binarnih sistemov ali starostnih učinkov ter sistematične napake v referenčnih okvirih. Vesoljske misije (predvsem Gaia) so zato ključne za dosego zelo visokih natančnostih in za izdelavo natančnih zvezdnih katalogov, ki služijo kot referenčni okvir (ICRS) za sodobno astronomijo.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je astrometrija?
O: Astrometrija je del astronomije, ki se ukvarja z merjenjem gibanja objektov v vesolju, kot so zvezde.
V: Katera sta dva glavna načina merjenja teh objektov?
O: Dva glavna načina merjenja teh objektov sta pravilno gibanje in paralaksa.
V: Kako se meri pravilno gibanje?
O: Pravilno gibanje merimo tako, da gledamo proti istemu kraju ob različnih časih in opazujemo, za koliko se je zvezda premaknila, kar se običajno meri v lokastih sekundah na leto. Če ima zvezda veliko lastno gibanje, to običajno pomeni, da je blizu.
V: Kako deluje paralaksa?
O: Paralaksa je navidezna razlika v položaju objekta, ko ga vidimo z dveh ali več različnih krajev. Ko objekt opazujemo z novega mesta, se od gledalca do objekta odvije nova vidna črta, ki kaže drugačno ozadje v daljavi. Paralakso lahko uporabimo tudi za merjenje razdalj do najbližjih nekaj tisoč zvezd, ki se običajno merijo v parsekih, kar je enako približno 3,26 svetlobnega leta.
V: Katera zvezda ima največje pravilno gibanje?
O: Barnardova zvezda ima največje lastno gibanje, saj se v 348 letih po nebu premakne le za 1 stopinjo (3600 lokacijskih sekund).
Iskati