Расстояния до звёзд
Как астрономы измеряют расстояния до звёзд и галактик: параллакс, световой год и парсек, стандартные свечи — цефеиды и сверхновые, красное смещение и роль спутника Gaia.
Звёзды выглядят одинаково далёкими, но расстояния между ними огромны. Чтобы их измерить, астрономам понадобилась целая «лестница»: каждая ступень надёжна для своего диапазона расстояний и калибруется по предыдущей.
Единицы
- Астрономическая единица (а. е.) — среднее расстояние от Земли до Солнца, 149 597 870,7 км.
- Световой год — расстояние, которое свет проходит за год: около 9,46 триллиона километров.
- Парсек — расстояние, с которого а. е. видна под углом в одну угловую секунду: 3,26 светового года.
Параллакс
Если смотреть на близкую звезду с противоположных точек земной орбиты, с интервалом в полгода, она слегка смещается на фоне далёких звёзд. Угол смещения тем меньше, чем дальше звезда. Измерить такой параллакс впервые удалось немецкому астроному Фридриху Бесселю в 1838 году для звезды 61 Лебедя: он получил около 10 световых лет (современное значение — 11,4). Ближайшая звезда, Проксима Центавра, имеет параллакс всего 0,77 угловой секунды («Красные карлики»).
Точность и спутники
С Земли параллакс удаётся измерять для звёзд на расстоянии до нескольких сотен световых лет: мешает атмосфера. Европейский спутник Hipparcos (1989–1993) измерил около 118 тысяч звёзд. Спутник Gaia (2013–2025) точнее Hipparcos в десятки раз и охватил в десятки тысяч раз больше звёзд: в каталоге DR3 есть параллаксы и движения около 1,47 миллиарда источников, до расстояний в десятки тысяч световых лет («Космические телескопы»).
Лестница расстояний
- Радиолокация — расстояния в Солнечной системе.
- Параллакс — ближайшие звёзды.
- Звёзды главной последовательности. По положению на диаграмме Герцшпрунга — Рассела определяют светимость, а по ней — расстояние («Диаграмма Герцшпрунга — Рассела»).
- Цефеиды. Период пульсаций даёт светимость, и расстояние находят до галактик в сотни миллионов световых лет («Цефеиды»).
- Сверхновые типа Ia — «стандартные свечи» до миллиардов световых лет («Сверхновые»).
- Красное смещение. Для самых далёких галактик расстояние находят по закону Хаббла («Расширение Вселенной»).
Зачем это нужно
От точности лестницы зависит всё: размеры галактик, светимость звёзд, масштаб Вселенной и скорость её расширения. Расхождение измерений на верхних ступенях и есть «напряжение Хаббла». Ближайшие звёзды: Проксима Центавра — 4,2 светового года, α Центавра — 4,4, Сириус («Белые карлики») — 8,6.