gov-civil-vilareal.ptWie weit ist Polaris entfernt?
>Manchmal stelle ich fest, dass etwas, das offensichtlich sein sollte, etwas, das wir schon vor langer Zeit hätten wissen müssen, noch nicht so bekannt ist.
Wie zum Beispiel die Entfernung zu Polaris. Es ist der 48. hellste Stern am Nachthimmel, und es ist der Nordstern . Von Kurs Wir wissen, wie weit es entfernt ist!
Außer wir haben es bis vor kurzem nicht getan. Aber jetzt tun wir es!
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Und hier kommen meine Lieblingswörter zum Schreiben: OK, lass es mich erklären.
Polaris wird gefeiert, weil es in der Nähe des himmlischen Nordpols liegt. Dies wird durch die sich drehende Erde definiert: Wenn Sie genau auf dem Nordpol der Erde stehen, befindet sich der Himmelspol direkt über Ihnen. Da sich die Erde dreht, scheint sich der Himmel um diesen Punkt (oder den himmlischen Südpol, wenn Sie südlich des Äquators leben) zu drehen. Zufällig befindet sich ein ziemlich bis mittelheller Stern ganz in der Nähe dieses Ortes: Alpha Ursae Minoris. Wenn Sie diesen Stern entdecken können, können Sie den Norden finden, was ihn zu einem ziemlich wichtigen kosmischen Wahrzeichen macht. Aufgrund seiner Position nennen wir es schließlich Polaris.
Hier, lassen Sie sich von diesem Typen erklären:
Polaris ist also wichtig, weil wo es ist… aber es stellt sich heraus, dass es wichtig ist, weil was es ist zu. Polaris ist ein veränderlicher Stern, der seine Helligkeit im Laufe der Zeit nach oben und unten ändert. Die Veränderung ist nicht riesig, weniger als 20 %, und sie geht alle vier Tage oder so von dunkler zu heller und wieder zurück. Die Helligkeit variiert, weil Polaris teilweise physikalisch vergrößert und verkleinert wird. Der Mechanismus ist etwas komplex , und hat mit Helium in der Atmosphäre des Sterns zu tun, das Energie absorbiert, aber das Wichtigste ist, dass es heller wird, wenn es größer wird, und dunkler wird, wenn es schrumpft.
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Sterne, die dies tun, werden Cepheid-Variablen genannt, nach der ersten entdeckten, Delta Cephei . Sie sind kritisch wichtig für die Astrophysik, weil es entdeckt wurde (von Astronomen Henrietta Schwan Leavitt im Jahr 1908), dass die Zeit, die eine Cepheid-Variable brauchte, um ihre Helligkeit zu durchlaufen bezog sich auf seine absolute Leuchtkraft , wie viel Energie es abgibt. Das heißt, wenn Sie seine Periode messen können, können Sie seine Leuchtkraft erhalten. Wenn Sie dann messen, ersichtlich Helligkeit von der Erde, du kannst seine entfernung bekommen . Sterne verdunkeln sich nach einem wohlverstandenen Gesetz mit der Entfernung, wenn Sie also die scheinbare und absolute Helligkeit haben, boom. Entfernung gefunden.
Ursa Minor wäre nur eine weitere übersehene Konstellation, wenn sie nicht die Spitze des Himmels innerhalb ihrer Grenzen halten würde. Kredit: Rogelio Bernal Andreo
Und das ist der Schlüssel. Cepheiden sind massereiche, leuchtende Sterne, die so hell sind, dass sie in anderen Galaxien gesehen werden können. Wenn Sie die Helligkeitsänderung einer Cepheiden in einer anderen Galaxie messen können, können Sie die Entfernung zu dieser Galaxie bestimmen! Genau das taten Edwin Hubble und sein Team Anfang des 20. Jahrhunderts und bewiesen, dass Galaxien sehr, sehr weit entfernt waren, was bis dahin heiß diskutiert wurde.
Wir verwenden Cepheiden immer noch als Grundlage der extragalaktischen Entfernungsskala. Wir haben viele andere Möglichkeiten, Entfernungen zu Galaxien zu messen, aber im Wesentlichen hängen sie davon ab, dass wir Cepheiden in nahegelegenen Galaxien sehen und sie verwenden, um die anderen Methoden zu kalibrieren. Das ist in der Tat einer der Hauptgründe, warum das Hubble-Weltraumteleskop gebaut wurde! Es kann viele Cepheiden in nahe gelegenen Galaxien sowie andere Arten von Sternen und Objekten (wie explodierende Sterne) sehen, die verwendet werden, um die Entfernung zu weiter entfernten Galaxien zu messen.
Und jetzt sehen Sie, warum Polaris so wichtig ist. Es ist die der Erde am nächsten liegende Cepheiden-Variable, daher ist es eine große Sache, ihre Entfernung zu kennen.
Verwenden von Parallaxe und andere Methoden haben zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt, mit berichteten Entfernungen von 320 bis über 800 Lichtjahren! Die besten neigen dazu, sich um 430 Lichtjahre zu gruppieren, jedoch mit einiger Unsicherheit.
Aber neue Arbeiten könnten dies erheblich genagelt haben . Astronomen haben sich die Daten der Mission Gaia der Europäischen Weltraumorganisation angesehen, die über eine Milliarde Sterne beobachtet (ja, Milliarde ), um ihre Helligkeiten, Positionen und kritisch die Veränderungen ihrer Positionen im Laufe der Zeit aufzuzeichnen. Dies bestimmt die Parallaxe des Sterns (wie das funktioniert erkläre ich in Crashkurs Astronomie: Entfernungen ), und daraus erhalten wir die Entfernung.
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Ironischerweise ist Polaris eigentlich zu hell, um mit Gaia zu messen! Es überwältigt die Detektoren, die auf schwächere Sterne ausgelegt sind. Ich habe Sie jedoch ein wenig angelogen: Polaris ist nicht ein Stern; Es ist eigentlich drei : ein heißer, leuchtender Überriese mit einem kühleren (wenn auch immer noch heißeren als die Sonne) Stern, der ihn umkreist, und einem dritten Stern, der das Doppelsternpaar weiter draußen umkreist. Der Überriese ist derjenige, der pulsiert.
Die gute Nachricht ist, dass der Stern weiter draußen, Polaris B genannt, schwach genug ist, um von Gaia gemessen zu werden. Es stellt sich heraus, dass es 447,08 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Interessanterweise weist dies darauf hin, dass Polaris B heller ist als für einen Stern seiner Art erwartet; es kann selbst eine Binärdatei sein, oder eine zusammengeführte Binärdatei (wobei die beiden Komponentensterne physisch zu einem einzigen Stern verschmelzen).
Damit kennen wir aber auch die Entfernung zu Polaris Aa, dem Überriesen! Und das bedeutet, dass wir noch mehr interessante Eigenschaften finden können. Seine Größe am Himmel (wie groß er aussieht) wurde mit interferometrischen Techniken gemessen, und mit der Entfernung können wir feststellen, dass er physikalisch 46-mal breiter als die Sonne ist. Das ist groß . Aber dann ist es ein Überriese. Sie hat auch etwa die 6,5-fache Masse der Sonne und ist etwa 2.500-mal leuchtender. Also ja, es ist ein Biest.
Außerdem stellt sich heraus, dass es mehr als eine Art von Cepheid gibt (und in Wirklichkeit es wird verdammt kompliziert ), und dies beeinflusst ihre Periode-Leuchtkraft-Beziehung. Es war nicht bekannt, was für eine Art Polaris ist, aber die neue Entfernung bringt dies auf den Punkt und kann verwendet werden, um Astronomen zu helfen, die verschiedenen Arten von Cepheiden zu verstehen.
Das alles finde ich natürlich faszinierend für die Wissenschaft, aber auch für die Implikationen. Polaris ist seit Jahrhunderten der Polarstern (aber nicht immer; die Erde wackelt, wenn sie sich dreht , die etwa alle 26.000 Jahre ein vollständiges Wackeln verursacht, und das bewegt den Himmelsnordpol in einem großen Kreis um den Himmel) und war historisch gesehen ein Navigationsleuchtfeuer, das für die globale Erforschung entscheidend ist. Und doch war unser Wissen über den Stern selbst unscharf, nur weil wir wirklich nicht wussten, wie weit er entfernt war.
Und jetzt tun wir es. Und es ist Gaia zu verdanken… und wieder muss ich mich fragen. Was anders Wird uns diese riesige Datenbank mit stellaren Informationen von Gaia bereithalten? Welche anderen astronomischen Schätze warten darauf, entdeckt zu werden?
