Calcular Distância para Estrelas

Eu estava apenas assistindo uma palestra de Carl Sagan. Ele falou sobre descobrir a distância para as estrelas; isso me interessou em aprender mais sobre o assunto.

Tanto quanto eu sei, a lei do quadrado inverso e a paralaxe podem ser usadas. Alguém pode expandir isso? Especificamente com relação ao que eu poderia fazer para medir a distância da Terra a Proxima Centauri.

star distances

— FunçãoR
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Para usar a lei do quadrado inverso, você deve conhecer primeiro a distância (a menos que use o que é conhecido como vela padrão).

— astromax

Para o Proxima Centauri, use paralaxe. Registre a posição de Proxima Centauri (contra as estrelas "fixas" mais afastadas dela) com um intervalo de 6 meses e use a distância angular e o diâmetro da órbita da Terra (cerca de 186 milhões de milhas) para encontrar a distância.

— Barrycarter #

Como descrevi nos comentários abaixo, a resposta aceita aqui é pouco relevante para as técnicas padrão de determinação da distância das estrelas na astronomia. Informações relevantes podem ser encontrados em vez disso, por exemplo, nesta referência: en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopic_parallax

— Alexey Bobrick

@barrycarter É quase tão simples assim, mas não é bem assim - veja abaixo.

— Rob Jeffries

Respostas:

A resposta atualmente aceita não é relevante para encontrar a distância de uma estrela como Proxima Centauri.

Veja como a paralaxe funciona. Você mede a posição de uma estrela em um campo de estrelas (presumivelmente) muito mais longe. Você faz isso duas vezes, separadas por 6 meses. Em seguida, você calcula o ângulo que a estrela se moveu em relação às estrelas de fundo. Esse ângulo faz parte de um grande triângulo, com uma base igual ao diâmetro da órbita da Terra ao redor do Sol. A trigonometria então diz qual é a distância como um múltiplo da distância da Terra ao Sol. [Na prática, você realiza muitas medições com qualquer separação no tempo e combina todas elas.]

$\tan (\theta) = 3.08\times10^{16}$

$10^{-5}$ $10^{-4}$

Parallax - conforme ilustrado em http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/21c/earth_universe/earth_stars_galaxiesrev4.shtml

Parallax, retirado do site "bitesize" da BBC

Agora, na realidade, é um pouco mais difícil do que isso, porque as estrelas também têm um "movimento adequado" no céu devido ao movimento em nossa galáxia em relação ao sol. Isso significa que você precisa fazer mais de duas medições para separar esse componente do movimento no céu. No caso do Proxima Centauri, o movimento contra as estrelas de fundo devido ao movimento adequado é maior que o paralaxe. Mas os dois componentes podem ser vistos e separados claramente (veja abaixo). É (metade) a amplitude do movimento curvo na figura abaixo que corresponde à paralaxe. O movimento adequado é apenas a tendência linear constante em relação às estrelas de fundo.

Imagens HST do caminho de Proxima Centauri contra estrelas de fundo. A curva verde mostra o caminho medido e previsto da estrela em relação ao campo de fundo nos próximos anos.

Imagens HST de Proxima Centauri

As medições de paralaxe funcionam melhor para estrelas próximas, porque o ângulo da paralaxe é maior. Para estrelas mais distantes ou sem medição de paralaxe, há uma série de técnicas. Para estrelas isoladas, o mais comum é tentar estabelecer que tipo de estrela é, seja por sua (s) cor (es) ou preferencialmente por um espectro que possa revelar sua temperatura e gravidade. A partir disso, pode-se estimar qual é a luminosidade absoluta do objeto e, a partir do brilho observado, pode-se calcular a distância. Isso é conhecido como paralaxe fotométrico ou paralaxe espectroscópico .

— Rob Jeffries
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Uma maneira de encontrar distância para uma coleção de estrelas é esperar um RRLyrae no grupo. Como o RRLyrae são velas padrão , você pode usar a lei do quadrado inverso para extrair a distância.

rrlyraePeriod

— astromax
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O que você faz se não houver RRLyrae?

— FunctionR

O que você faz quando não possui o RRLyrae e está além da distância que o paralaxe pode ser usado? Espero ter algum outro tipo de estrela variável ou supernova para usar como uma vela padrão, eu diria. Além disso, não tenho muita certeza. Qualquer coisa local demais não estará se expandindo com o universo de maneira previsível o suficiente para relacionar seu desvio para o vermelho à distância. Infelizmente, todas as estrelas que esperamos ver são locais (em nossa própria galáxia da Via Láctea; exceto as supernovas).

— Astromax

Hmm - não sei por que uma resposta correta foi rejeitada. Você poderia simplesmente dizer que existem técnicas mais comuns. O que teria sido ainda melhor é encontrar uma resposta própria.

— Astromax

@astromax, desculpe por votar sua resposta, não quero dizer nada mal. No entanto, enfatizo, não é uma resposta correta para a pergunta e é quase irrelevante. A técnica padrão é como descrevi antes, e a paralaxe é o segundo método mais comum. O que você está falando aqui é mais adequado para determinar as distâncias de galáxias e aglomerados estelares.

— Alexey Bobrick

Pessoalmente, reservo voto negativo para respostas incorretas - respostas não relevantes que são incompletas ou não necessariamente a melhor resposta.

— astromax

Para objetos próximos, o método de paralaxe funciona perfeitamente. Embora para distâncias mais altas, as velas padrão, como mencionado anteriormente, sejam usadas. O brilho de RR Lyrae, Supernova tipo Ia, pode ser calculado, portanto, com a quantidade de luz que recebemos desses objetos, podemos estimar a distância. Para objetos ainda mais distantes, o método redshift é usado para calcular a distância, onde é medida uma determinada transição de linha com uma determinada frequência (emissão de ferro, por exemplo), e a mudança de frequência causada pela expansão do universo (um fenômeno descrito matematicamente) nos dá uma dica para a distância do objeto.

— hóspede
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