merjenje razdalj v vesolju l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Merjenje razdalj v vesolju PowerPoint Presentation
Download Presentation
Merjenje razdalj v vesolju

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 18

Merjenje razdalj v vesolju - PowerPoint PPT Presentation


  • 379 Views
  • Uploaded on

Astronomsko društvo Vega. Merjenje razdalj v vesolju. Vir:http://www.nasa.gov/topics/universe/features/wmap_five.html. predstavitev za skupino Repatice in kometi Gregor Vertačnik Ljubljana, marec 2009. Kazalo. Uvod Zgodovinski mejniki Paralaksa Standardni svetilniki Kefeide

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Merjenje razdalj v vesolju' - carlton


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
merjenje razdalj v vesolju

Astronomsko društvo Vega

Merjenje razdalj v vesolju

Vir:http://www.nasa.gov/topics/universe/features/wmap_five.html

predstavitev za skupino Repatice in kometi

Gregor Vertačnik

Ljubljana, marec 2009

kazalo
Kazalo
  • Uvod
  • Zgodovinski mejniki
  • Paralaksa
  • Standardni svetilniki
  • Kefeide
  • Spremeljivke tipa RR Lira
  • Supernove
  • Rdeči premik
slide3
Uvod
  • Prostorska umestitev nebesnih objektov je ena od glavnih nalog astronomije od njenega začetka
  • Merjenje razdalj v vesolju je zaradi velike oddaljenosti objektov povsem drugačno kot na Zemlji
  • V uporabi večinoma posredne metode, statistično oprte na neposredne metode (paralakska, radarske meritve)
  • Natančnost meritev omejujo lastnosti svetlobe (uklon) in fizikalni procesi
  • Natančnost meritev se je najbolj izboljšala v 19. in 20. stoletju
zgodovinski mejniki
Zgodovinski mejniki
  • Razdalja do Lune: Aristarh, 270 pr.n.št. (Lunin mrk, geometrija)
  • Prvi “uspešni” izračun astronomske enote: Richer in Cassini, 1672 (paralaksa Marsa)
  • Izboljšanje izračuna astronomske enota s pomočjo Venerinih prehodov 1761, 1769, 1874, 1882, 2004
  • Razdalja do zvezde, ki ni Sonce: Bessel, 1838 (61 Laboda, paralaksa)
  • Kefeide: Leavitt, 1912
  • Ocena razdalje do Andromedine galaksije: Hubble, 1924 (kefeide)
paralaksa
Paralaksa
  • Parallaxis v grščini “menjava, sprememba, preureditev”
  • Navidezni kotni premik objekta glede na objekte v ozadju v odvisnosti od premika opazovalca
  • Poseben primer merjenja s triangulacijo
  • Pojav omogoča oceno oddaljenosti objekta pri gledanju z dvema očesoma
  • Meritve paralakse so edine neposredne meritve razdalj izven Osončja, temelj posrednim metodam
  • Nezmožnost merjenja zelo majhnih zvezdnih paralaks eden od glavnih argumentov za geocentrični sistem
  • Prva uspešna meritev paralakse do planeta: Cassini, l. 1673 (Mars):
    • Paralaksa glede na skrajni vidni navidezni legi Marsa (ob vzidu in zaidu)
    • prek 3. Keplerjevega zakona dokončno znane razsežnosti Osončja
    • Rezultat meritev: astronomska enota 140 milijonov kilometrov (napaka 7 %)

Shema principa zvezdne paralakse. Vir: http://physics.weber.edu/carroll/expand/parallax.htm

slide6
V astronomiji se običajno govori o zvezdni paralaksi
  • Navidezni kotni premik bližnje zvezde glede na veliko bolj oddaljene
  • Ponavadi merjena letna paralaksa, ko opazujemo zvezdo z vseh možnih položajev Zemlje glede na Sonce
  • Paralaksa z Zemljine tirnice 1˝ na razdalji 3,26 sv. leta (parsek)
  • prva uspešna meritev: Bessel, l. 1838, 61 Laboda (nato Vega – Struve in Alfa Kentavra - Henderson)
  • Nam 2. najbližja zvezda Proksima Kentavra ima paralakso le 0,77˝
  • Zaradi majhnih kotov je metoda uporabna le za bližnje objekte v Galaksiji
  • Največja projekta merjenja paralakse:
    • Hipparcos, premeril zvezde do oddaljenosti 1600 sv.l.
    • L. 2012 bo predvidoma začel meriti satelit Gaia, natančnost 0,00001˝
slide7
Lunina paralaksa:
    • razlika v navidezni legi Lune med krajem, kjer je Luna v zenitu in tistim, kjer je Luna na matematičnem obzorju
    • Z ene lokacije jo lahko določimo med popolnim Luninim mrkom (Aristarh, Hiparh) → razdalja Zemlja-Luna

Primer Lunine paralakse. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax

standardni svetilniki
Standardni svetilniki
  • Nebesni objekti z znanim izsevom, primerni za določanje razdalj
  • Običajno podana absolutna magnituda (sij z razdalje 10 parsekov)
  • Težava pri merjenju večjih razdalj sta oslabitev zaradi medzveznega prahu in rdeči premik
  • Kalibracija najbližjih svetilnikov prek neposrednih metod
slide9
Vrste:
    • Dinamična paralaksa, prekrivajoča se dvozvezdja
    • Periodične spremeljivke tipa kefeida, RR Lira…
    • Planetarne meglice, kroglaste kopice
    • Izbruhi rentgenskih žarkov
    • Nove
    • Tully-Fisherjeva (izsev-vrtenje galaksij v spiralnih galaksijah)
    • Faber-Jacksonova zveza (izsev-hitrost zvezd v eliptičnih galaksija)
    • Supernove tipa Ia
    • Rdeči premik
slide10

“Vesoljska merilna lestev”. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_candle

kefeide
Kefeide
  • Vrsta spremenljivih zvezd, pri sta perioda nihanja in izsev v tesni zvezi
  • Ime so dobile po Delti Kefeja, pri kateri je John Goodricke l. 1784 opazil nihanje sija
  • Eden najzanesljivejših standardnih svetilnikov za določanje razdalj v vesolju
  • Prva je zvezo med periodo in izsevom ugotovila Henrietta Swan Leavitt l. 1912:
    • V štirih letih premerila svetlost in periodo izseva za več deset kefeid v Malem Magellanovem oblaku
    • Logaritemska zveza med periodo in absolutno magnitudo
  • Običajno rumene nadorjakinje iz prve generacije zvezd, izsev tudi nekaj tisočkrat večji od Sončevega
  • Sprememba izseva je povezana z ionizacijo helija pri krčenju → ioniziran helij slabše prepušča svetlobo in v bistvu omogoča nekakšen toplotni stroj, ki shranjuje energijo pri manjšem polmeru

Henrietta Leavitt. Avtorske pravice: AAVSO

slide12
Umeritev kefeid kot vesoljeskega metra temelji na meritvah do najbližjih kefeid in do tistih v kroglastih kopicah
  • Edwin Hubble je l. 1924 prvi opazil kefeide (dejansko zvezde tipa W Device) v Andromedini galaksiji → prvi dokaz, da vse “meglice” niso del Galaksije, zavedanje ogromne razsežnosti vesolja
  • Vesoljski teleskop Hubble je nedavno zaznal kefeide v jati galaksij v Devici, od nas oddaljeni 60 milijonov sv. let
  • Problem pri določanju razdalje je spremenljiv delež kovin v zvezdah, sicer natančnost meritev razdalje na nekaj %

Zveza med izsevom in periodom ter primer (zgoraj). Vir: http://www.astro.columbia.edu/%7Earchung/labs/spring2002/lab06.html

spremeljivke tipa rr lira
Spremeljivke tipa RR Lira
  • Standardni svetilniki v naši galaksiji, zlasti v kroglastih kopicah
  • Relativno stare zvezde z vodoravne veje H-R diagrama z okoli polovično maso Sonca
  • Veliko pogostejše, a šibkejše od kefeid (40-50 krat svetlejše od Sonca)
  • Potek izseva je podoben kot pri Kefeidah, perioda pa bistveno krajša, večinoma manj kot 1 dan
  • Trije podtipi

Zveza med izsevom in periodo za kefeide in spr. Tipa RR Lira. Vir: http://www.uni.edu/morgans/astro/course/Notes/section3/new11.html

supernove
Supernove
  • Eksplozije masivnih zvezd
  • zaradi izjemnega sija odlični standardni svetilniki izven Galaksije
  • Dva tipa:
    • eksplozija starih zvezd, ki so izčrpale jedrsko gorivo, zaradi nenadnega sesedanja
    • Nenadzorovano zlivanje ogljika na belih pritlikavkah v dvojnih sistemih
  • Možnost pojava supernove v galaksiji velikosti Galaksije je ~2 % na leto; a v Galaksiji znanih le pet izbruhov (v l. 185, 1006, 1054, 1572 in 1604)
  • Pomen supernov (njihovega največjega izseva) kot vesoljskih metrov spoznan šele v 60. letih 20. stol.
  • Nekatere najoddaljenejše supernove so navidezno šibkejše od modelskih pričakovanj → dokaz za pospešeno širjenje vesolja

Supernova 1994D in v galaksiji NGC 4526. Foto: NASA, ESA, The Hubble Key Project Team, The High-Z Supernova Search Team

slide15
Dva glavna tipa supernov:
    • Tip I: brez Balmerjevih vodikovih črt v spektru
    • Tip II: z Balmerjevimi vodikovimi črtami
  • Podtipi na podlagi spektra in časovnega poteka sija
  • Tip Ia:
    • Eksplozije belih pritiklavk (iz ogljika in kisika) v dvojnih sistemih
    • V nekaj sekundah gre znaten del mase v fuzijo, sprosti se ~10^44 J energije!
    • Hitrost eksplozije okoli 3 % svetlobne hitrosti
    • Tipična absolutna magnituda -19,3
    • Tipična krivulja izseva, kot posledica radioaktivnega razpada niklja 56 prek kobalta 56 v železo 56

Ostanek supernove tipa Ia iz l. 1572. Vir: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al.

Tipični časovni potek svetlosti supernove tipa Ia. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Type_Ia_supernova

slide16
Dandanes razširjeno avtomatsko iskanje supernov:
    • CCD kamere
    • Katzman Automatic Imaging Telescope
    • Supernova Early Warning System (mreža detektorjev nevtrinov)
  • Astronomi letno odkrijejo nekaj sto supernov
rde i premik
Rdeči premik
  • Premik spektra (spektralnih črt) proti rdečemu delu zaradi:
    • Oddaljevanja izvora sevanja od opazovalca (Dopplerjev pojav)
    • Širjenja vesolja (kozmološki rdeči premik)
    • Gravitacije (gravitacijski rdeči premik)
  • Dopplerjev efekt v spektru prvič opazil Armand Fizeau l. 1848, neposredna metoda za merjenje radialne hitrosti
  • Kozmološki rdeči premik pomemben za določanje vesoljskih razdalj prek Hubblovega zakona (1929):

Hitrost oddaljevanja = Hubblova konstanta * oddaljenost

Primer rdečega premika. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift

viri in literatura
Viri in literatura
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_candle
  • http://www.astro.princeton.edu/~clark/ParBkgd.html
  • Kambič B., 1996. Paralaksa. Spika, december 1996, str. 517-521
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Cepheid_variable
  • http://en.wikipedia.org/wiki/RR_Lyrae_variable
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift
  • http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/variable_cepheids.html
  • Zwitter T., 1997. Kefeide. Spika, januar 1997, str. 12-15
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Transit_of_Venus
  • http://skyandtelescope.com/observing/objects/variablestars/article_160_1.asp (naslovna slika)
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_unit
  • http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/Shipprc2.htm