Calcular distancia a las estrellas

Estaba viendo una conferencia de Carl Sagan. Habló sobre calcular la distancia a las estrellas; me interesó aprender más sobre el tema.

Hasta donde yo sé, se pueden usar la ley del cuadrado inverso y paralaje. ¿Alguien puede ampliar sobre estos? Específicamente con respecto a lo que podría hacer para medir la distancia de la Tierra a Proxima Centauri.

star distances

— FunctionR
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Para que pueda usar la ley del cuadrado inverso, primero debe conocer la distancia (a menos que use lo que se conoce como vela estándar).

— astromax

Para Proxima Centauri, solo use paralaje. Registre la posición de Proxima Centauri (contra las estrellas "fijas" más alejadas) con 6 meses de diferencia, y use la distancia angular y el diámetro de la órbita de la Tierra (aproximadamente 186 millones de millas) para encontrar la distancia.

— barrycarter

Como he esbozado en los comentarios a continuación, la respuesta aceptada aquí es apenas relevante para las técnicas estándar de determinación de la distancia a las estrellas en astronomía. En su lugar, se puede encontrar información relevante, por ejemplo, en esta referencia: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax

— Alexey Bobrick

@barrycarter Es casi así de simple, pero no del todo, ver más abajo.

— Rob Jeffries

Respuestas:

La respuesta actualmente aceptada no es relevante para encontrar la distancia a una estrella como Proxima Centauri.

Así es como funciona el paralaje. Mides la posición de una estrella en un campo de estrellas que están (presumiblemente) mucho más lejos. Lo haces dos veces, separadas por 6 meses. Luego calcula el ángulo que la estrella se ha movido contra sus estrellas de fondo. Este ángulo forma parte de un triángulo grande, con una base que es igual al diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. La trigonometría luego te dice cuál es la distancia como múltiplo de la distancia desde la Tierra hasta el Sol. [En la práctica, realiza muchas mediciones con cualquier separación en el tiempo y las combina todas.]

El "ángulo de paralaje" es en realidad la mitad de este desplazamiento angular, y se dice que una estrella está a 1 parsec de distancia si el ángulo de paralaje es de 1 segundo de arco. Entonces 1pc es 1 AU / m. Cuanto más grande es el paralaje, más cerca está la estrella. $\tan (\theta) = 3.08\times10^{16}$

El satélite Gaia actualmente está mapeando todo el cielo y estimará pequeños paralaje con precisiones de a segundos arco (dependiendo del brillo del objetivo) para aproximadamente mil millones de estrellas. $10^{-5}$ $10^{-4}$

Parallax - como se ilustra en http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/21c/earth_universe/earth_stars_galaxiesrev4.shtml

Parallax, tomado del "sitio web bitesize" de la BBC

Ahora, en realidad, es un poco más difícil que esto porque las estrellas también tienen un "movimiento adecuado" a través del cielo debido a su movimiento en nuestra galaxia en relación con el Sol. Esto significa que debe hacer más de dos mediciones para separar este componente del movimiento en el cielo. En el caso de Proxima Centauri, el movimiento contra las estrellas de fondo debido al movimiento adecuado es mayor que el paralaje. Pero los dos componentes se pueden ver y separar claramente (ver más abajo). Es (la mitad) la amplitud del movimiento curvo en la imagen de abajo que corresponde al paralaje. El movimiento adecuado es solo la tendencia lineal constante con respecto a las estrellas de fondo.

Imágenes HST del camino de Proxima Centauri contra estrellas de fondo. La curva verde muestra la trayectoria medida y predicha de la estrella contra el campo de fondo en los próximos años.

Imágenes HST de Proxima Centauri

Las mediciones de paralaje funcionan mejor para las estrellas cercanas, porque el ángulo de paralaje es más grande. Para las estrellas más distantes o aquellas sin una medición de paralaje, hay una batería de técnicas. Para las estrellas aisladas, lo más común es intentar establecer qué tipo de estrella es, ya sea por su (s) color (es) o preferiblemente por un espectro que puede revelar su temperatura y gravedad. A partir de esto, se puede estimar cuál es la luminosidad absoluta del objeto y luego, a partir de su brillo observado, se puede calcular la distancia. Esto se conoce como paralaje fotométrico o paralaje espectroscópico .

— Rob Jeffries
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Una forma de encontrar distancia a una colección de estrellas es esperar un RRLyrae en el grupo. Como las RRLyrae son velas estándar , puede usar la ley del cuadrado inverso para extraer la distancia.

rrlyraePeriod

— astromax
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¿Qué haces si no hay RRLyrae?

— FunctionR

¿Qué haces cuando no tienes RRLyrae y estás más allá de la distancia para usar el paralaje? Espero que haya otro tipo de estrella variable o supernovas para usar como vela estándar, diría. Más allá de eso, no estoy completamente seguro. Cualquier cosa demasiado local no se expandirá con el universo de una manera suficientemente predecible para relacionar su desplazamiento al rojo con la distancia. Desafortunadamente, todas las estrellas que esperamos ver son locales (en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea; salvo las supernovas).

— astromax

Hmm, no estoy seguro de por qué se rechazó una respuesta correcta. Podrías haber dicho simplemente que hay técnicas más comunes. Lo que hubiera sido aún mejor es encontrar una respuesta propia.

— astromax

@astromax, perdón por rechazar tu respuesta, no me refiero a nada malo. Sin embargo, lo enfatizo, no es una respuesta correcta a la pregunta y es casi irrelevante. La técnica estándar es la que describí antes, y la paralaje es el segundo método más común. De lo que estás hablando aquí es más adecuado para determinar las distancias a las galaxias y los cúmulos estelares.

— Alexey Bobrick

Yo personalmente reservo el voto negativo para respuestas incorrectas, no respuestas relevantes que están incompletas o no son necesariamente la mejor respuesta.

— astromax

Para objetos cercanos, el método de paralaje funciona perfectamente. Aunque para distancias más altas, se utilizan las velas estándar, como se mencionó anteriormente. El brillo de RR Lyrae, Supernovas tipo Ia, podría calcularse, por lo tanto, con la cantidad de luz que obtenemos de estos objetos, podemos estimar la distancia. Para objetos aún más lejanos, el método de desplazamiento al rojo se usa para calcular la distancia, donde se mide una transición de línea dada con una frecuencia dada (emisión de hierro, por ejemplo), y el cambio de frecuencia, causado por la expansión del universo (un fenómeno descrito matemáticamente) nos da una pista para la distancia del objeto.

— invitado
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