Что такое параллакс, или Как измерили расстояние до звезд

Первым классифицировал звезды грек Гиппарх, разделив их на 6 классов. Некоторые звезды настолько ярки, что имеют нулевую величину, а Сириус и Канопус – даже минусовую. В середине XIX века английский астроном Норман Погсон математически обосновал шкалу классификации. С совершенствованием аппаратуры звездную величину стали измерять более точно, вплоть до десятых и сотых долей.

Красный гигант. Источник: chem11.proboards.com

Красные, желтые, голубые

Цвет звезд зависит от температуры их поверхности. Самые холодные – красные звезды (1800 град.), самые горячие – голубые (22000 град.). Между ними находится множество других звезд, цвет которых меняется от белого до темно-оранжевого. Голубой гигант Спика имеет температуру 14000 град., желтые звезды, к которым принадлежит и Солнце, около 5500 град., оранжевый Арктур – 3800 град. Красные сверхгиганты являются самыми большими и массивными звездами. Таковы Антарес в созвездии Скорпиона, Альдебаран в созвездии Тельца, Бетельгейзе в созвездии Ориона.

Сравнительные размеры Солнца, Альдебарана, Ригеля, Антареса и Бетельгейзе. Источник: x-files.org.ua

Параллактическое смещение

В древности считалось, что все звезды одинаково удалены от Земли. Мысль о том, что расстояния до ночных светил различны, впервые возникла в V веке до н.э. В XVI веке Джордано Бруно и Томас Диггс развили эту идею. В XVII веке Гюйгенс попытался вычислить расстояние до Сириуса.

Христиан Гюйгенс. Wikimedia Commons. Источник: indicator.ru Единственный возможный способ, существовавший в то время – определить параллактическое смещение звезды. Из-за того, что Земля совершает орбитальное движение вокруг Солнца, кажется, что звезда описывает на небе небольшой эллипс. Зная диаметр земной орбиты, можно вычислить параллакс звезды.

Измерение параллактического смещения звезд. Источник: gctc.ru

Параллактическое смещение близкой звезды на фоне звездного неба. Источник: gctc.ru

Абсолютная и относительная звездная величина

С появлением точных инструментов стало возможным измерить параллакс. Впервые параллакс звезды был вычислен в XIX веке русским астрономом В.Я. Струве из Пулковской обсерватории. Величины параллаксов очень малы, этим методом можно вычислить расстояния только до звезд, расположенных не дальше 100 световых лет. Запущенному в космос спутнику «Гиппарх» удалось вычислить параллаксы более 100 тысяч звезд. То, насколько удалены от Солнца другие звезды, удается рассчитать с помощью сравнения видимой яркости звезды с ее абсолютной яркостью. Абсолютная звездная величина была установлена астрономами для того, чтобы узнать, насколько ярко светит та или иная звезда. Она соответствует яркости звезды, удаленной от нас на 10 парсек (один парсек равен 3,26 световых лет). Например, абсолютная звездная величина самой яркой звезды неба Сириуса (звездная величина -1,46) – 1,42. Для сравнения, тот же показатель для Солнца равен 4,85, для Бетельгейзе – -5,6, а для голубого гиганта Денеба в созвездии Лебедь -7,1. Расстояние до звезд определяется также с помощью электромагнитного спектра – излучения, испускаемого светилом. Спектр разделен на полосы, каждая из которых обозначает диапазон волн: гамма-излучение, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, видимый свет, инфракрасные лучи, микроволны и радиоволны. В 1842 году Кристиан Доплер обнаружил, что частота сигнала, испускаемого источником, увеличивается или уменьшается в зависимости от того, удаляется или приближается источник. Это явление было названо эффектом Доплера.

Эффект Доплера. Источник: myaria.ru

Эффект Доплера в астрономии

Эффект Доплера применяется и в астрономии. Он верен для любых волн, в том числе и для света, что доказал Альберт Эйнштейн. Спектральные линии удаляющегося объекта смещены в сторону красного цвета, а удаляющиеся – в сторону фиолетового. «Красное смещение» является главным доводом в подтверждение гипотезы расширяющейся Вселенной. Измерив величину смещения, можно определить расстояния до любых объектов, как находящихся в нашей Галактике, так и за ее пределами. Красное смещение может проявляться не только у удаляющихся объектов. Свет, проходя мимо массивных объектов, теряет энергию и «краснеет», то есть длина его волны уменьшается. Таким образом астрономы узнают о наличии во Вселенной невидимых масс вещества.