merenje rastojanja u svemiru
DESCRIPTION
Prezentacija za predavanje "Merenje rastojanja u svemiru", koje sam održao 16. januara 2014. godine na Zimskom kampu fizike u SokobanjiTRANSCRIPT
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?