gov-civil-vilareal.ptAko ďaleko sú Plejády?
>Nedávno som o tom dosť písal misia Gaia , ale ako moju ospravedlnenie nedávne vydanie obrovského množstva údaje druhej generácie z vesmírneho observatória je revolúcia v mnohých základných astronomických poznatkoch.
Znie to grandiózne? No, nie je to žiadne preháňanie! Gaia presne meria polohy, pohyby a farby viac ako miliarda hviezd . Neexistuje takmer žiadny spôsob, ako to urobiť bez toho, aby ste vyvrátili jeden alebo dva základné predpoklady.
Napríklad, Polaris je zvláštny druh hviezdy ktoré používame na zisťovanie vzdialeností iných galaxií, a Gaia pomohla zaklincovať, ako ďaleko je to od nás - samotného základu nášho kozmického rebríka vzdialenosti - lepšie ako kedykoľvek predtým. Našiel zhluk hviezd, ktoré boli pre nás predtým neznáme, a vyriešil starú záhadu o zdanlivej dvojhviezde, ktorá bolí v krku amatérskych astronómov už desaťročia.
To je len chuť, okus, atď pobaviť bouche . Je toho oveľa viac a chlapče, mám k dispozícii hromadu poznámok k ďalším článkom. Ale bol tam jeden konkrétne záhada, ktorú som pre Gaiu nadšený vyriešil, takú, ktorá sa varí mnoho rokov a je skutočne veľmi dôležitá. A opýtať sa je jednoduché:
Ako ďaleko sú Plejády?
Jednoduché opýtať sa, ale ťažké - veľmi ťažké - odpovedať s akýmkoľvek stupňom presnosti. Astronómovia sa na túto otázku pokúšajú odpovedať už nejaký čas a všetko išlo dobre, až sa zrazu nedarilo vôbec. Rôzne metódy prinášajú rôzne odpovede a nedávna misia, ktorá mala pomôcť, veci ešte zhoršila. Skutočne som dúfal, že Gaia vloží klinec do rakvy tohto rébusu a v skutočnosti to môže mať ... ale v niektorých ohľadoch sa obávam, že veci sa stali čudnejšími.
Nádherný hlboký obraz Plejád, blízkeho zhluku hviezd. Kredit: Robert Gendler
Dobre, prvé: Pleaides*je zhluk veľmi zhruba 1 500 hviezd v súhvezdí Býka. Niekoľko najjasnejších z nich má výrazný tvar naberačky (a bežne sa mýli s malým vozíkom) a majú zhruba rovnaký jas, čo z nich robí nádherný a pozoruhodný pohľad. Ďalekohľad odhaľuje desiatky hviezd a ďalekohľad stovky.
Celá spojka hviezd je vzdialená asi 440 svetelných rokov, čo z nej robí jednu z najbližších hviezdokopy pre nás, a preto je to na našej oblohe také zrejmé.
To je skvelé z mnohých dôvodov. Všetky hviezdy v klastri sa rodia v rovnakom čase a z rovnakého materiálu, takže rozdiely vo ich vzhľade (jas a podobne) sú pravdepodobne spôsobené iba ich hmotnosťou. Vďaka tomu je pochopenie toho, ako starnú, oveľa jednoduchšie. Skutočnosť, že sú Plejády skutočne blízko, znamená, že je možné pozorovať aj slabších členov, čo je pre vzdialenejšie klastre oveľa ťažšie a pomáha nám to pochopiť, čo sa deje aj na ľahšom konci hmotnostnej škály. Získate úplnejší pohľad na celé zhluk, nielen jasnejšie, ľahšie viditeľné hviezdy, a tento vhľad môže viesť k lepšiemu porozumeniu všetkých zoskupení.
Vzdialenosť od hviezdokopy je dôležitá, pretože potom môžete získať absolútne čísla, napríklad ako svietia hviezdy. Táto vzdialenosť k Plejádam však nie je dostatočne určená. Na získanie vzdialenosti od klastra sa použilo množstvo metód, niektoré poskytli vzdialenosť od centra klastra asi 415 svetelných rokov, niektoré 470. To je široký rozsah. Aj vzhľadom na fyzickú veľkosť klastra, ktorý je široký viac ako 50 svetelných rokov, je to veľká neistota.
Dúfalo sa, že sa to raz a navždy vyrieši satelit Hipparcos začal podnikať začiatkom 90 -tych rokov. Keď sa však údaje o Plejádach vrátili, našli vzdialenosť 380 svetelných rokov, oveľa bližšie ako predchádzajúce výsledky. Aj po veľkej rekalibrácii údajov Hipparcos neprebiehala vypočítaná vzdialenosť takmer pre všetky ostatné metódy. Je to takmer určite spôsobené určitou systematickou chybou v údajoch Hipparcos, ale táto kontroverzia pokračuje dodnes .
Vstúpte do Gaie. So svojou bezprecedentnou presnosťou by mal doslova dosadiť Plejády na svoje miesto.
A robí! Potom sa však veci začnú čudovať.
William Abramson , astronóm Centro Atómico Bariloche, CONICET a Instituto Balseiro v Argentíne, skúmal výsledky Gaia pre klaster a nedávno publikoval svoje zistenia†. Kontaktoval som ho ohľadom jeho práce a diskutujeme o tom už niekoľko týždňov a pokúšame sa interpretovať výsledky.
Stručne povedané, použil údaje Gaia na izoláciu členov klastra pomocou rôznych metód na ignorovanie hviezd v popredí a pozadí (metóda, ktorá bola použitá v predchádzajúcej štúdii s použitím údajov Gaia prvej generácie , kvôli konzistencii). Našiel takmer 1 600 hviezd. Keď sa pozrel na ich vzdialenosti od Zeme a vzal priemer - ktorý by mal poskytnúť stred klastra - dostal vzdialenosť k stredu klastra 445,5 svetelných rokov . Bum! To je v súlade s predchádzajúcimi meraniami pomocou iných metód, v skutočnosti v blízkosti ich stredu, a zdá sa, že to ukazuje, že meranie Hipparcos je nesprávne.
Ale…
čo znamená anjel číslo 4444
Pozrite sa, čo sa stane, keď vytvoríte 3D rámček s polohami hviezd:
3D graf pozícií 1 600 hviezd Plejád; označené osi na vrchu sú poloha na oblohe a tretia os pozdĺž strany je vzdialenosť od Zeme (v parsekoch; 1 ks = 3,26 svetelných rokov). Klaster je predĺžený a že najjasnejšie hviezdy sú na bližšej strane klastra. Zápočet: Guillermo Abramson
Vyskočí niekoľko vecí. Políčko sa zobrazuje ako bočné asi 150 svetelných rokov, ale kvôli obmedzeniu, ktoré Abramson pri hľadaní členov uviedol, je zhluk oveľa menší, takže zaberá iba strednú časť obrázku (veľkosť lopty). predstavuje jas, takže väčšia guľa = jasnejšia hviezda).
Napriek tomu vidíte, že klaster sa zdá byť predĺžený! To je hneď zaujímavý výsledok! V predchádzajúcom výskume bol naznačený predĺžený tvar , tak to je úhľadné. Priznám sa tiež, hneď mi bolo podozrivé, že os, smer predĺženia, zrejme smerovala priamo na nás (v tomto obrázku je smer k Zemi dole). Nemám rád náhody! Nemôže byť s údajmi niečo v poriadku?
Ako sa stáva, nie je to tak dávno, čo ma kontaktoval Chris Anderson , špecialista na výrobu a koordinátor observatória Faulknerovho planetária v Idahu. Prečítal si moje predchádzajúce články o Gaii a poznamenal, že nové vydanie údajov by mohlo pomôcť vyriešiť problém so vzdialenosťou v Plejádach! Povedal som mu, že už na tom pracujem, a predĺženie klastra považujem za potenciálny problém.
Potom mi povedal niečo, čo som nevedel: Mnoho klastrov je predĺžených a navyše sú predĺžené tak, aby smerovali do stredu galaxie! Nie je to náhoda: Gravitačná galaxia môže kupu roztiahnuť a ťahať hviezdy bližšie k galaktickému centru ťažšie ako hviezdy na opačnej strane - nazýva sa to galaktický príliv , a aj keď je slabý, môže postačovať na veľkosť klastra, aby sa predĺžil.
Okamžite som skontroloval súradnice Plejád a som si istý, že sa nachádzajú dosť blízko oproti galaktickému centru od nás. Takže ak Mliečna dráha tiahne klaster, urobili by ste to očakávať toto predĺženie ukazuje na nás. Z pohľadu Plejád sme na oblohe hneď vedľa centra galaxie!
Vďaka tomu som sa cítil lepšie. Potom však vyskočilo niečo zvláštne. A to spolu súvisí. Pozrite sa znova na sprisahanie. Najjasnejšie hviezdy sú najväčšie gule. Vidíte na nich niečo zvláštne?
Zdá sa, že všetky padajú pozdĺž čiary na bližšej strane klastra, namierenej priamo na nás.
To je dosť zvláštne. Skutočnosť, že všetky hviezdy sú na čiare smerujúcej k nám, môže súvisieť s galaktickým prílivom a odlivom, ale neviem si predstaviť fyzický scenár, kde by všetky najjasnejšie hviezdy ležali na jednej strane hviezdokopy a ďaleko od centrum. Najhmotnejšie hviezdy (ktoré sú najjasnejšie) zvyčajne dopadajú do stredu klastra. Zakaždým, keď sa obehnú dve alebo viac hviezd, ktoré obiehajú okolo stredu klastra, čistý efekt je, že menej hmotné hviezdy sa pohybujú smerom k okrajom klastra a masívnejšie hviezdy dopadajú do stredu. Toto sa volá dynamické trenie a je to celkom dobre zrozumiteľný proces. Toto je teda škrabadlo na hlavu.
Keď som to videl, napadlo ma, či je to skutočné. Možno je v údajoch niečo, vďaka čomu to vyzerá, že všetky jasné hviezdy boli na bližšej strane hviezdokopy!
Z predchádzajúcej práce som náhodou vedel, že Gaia má problémy s meraním veľmi jasných hviezd; zaplavujú detektory svetlom a sťažujú presné meranie ich polôh. Najjasnejšia Plejáda, Alcyone, je práve na tejto hranici, takže je pravdepodobné, že vo svojej vzdialenosti bude mať dosť veľkú neistotu. A v skutočnosti, keď sa pozriete na skutočné meranie a chybovú lištu, Alcyone môže byť od nás vzdialený 364 až 465 svetelných rokov! To je skôr byť na bližšej strane klastra, ale môže byť aj na druhej strane.
Ostatné jasné Plejády - Atlas, Electra, Maia, Merope, Taygeta, Pleione a Asterope - všetky však majú oveľa menšiu neistotu a vyzerajú, že v skutočnosti spočívajú na toto strane klastra. Toto je opak toho, čo by ste očakávali, a ja na to nemám jednoduchú odpoveď. Abramson a ja sme o tom dlho diskutovali, ale nie sme si istí, čo z toho urobiť; dokonca o tom napísal na vlastnom blogu . Bližší pohľad na údaje alebo podrobnejšia analýza vzájomných interakcií hviezd odhalí nejaké riešenie tejto hádanky.
Klaster Plejády sa náhodou brázdi v oblaku plynu a prachu a zahrieva ho natoľko, že môže žiariť v infračervenom žiarení, kde ho videlo astronomické observatórium WISE. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UCLA
Jedna veľmi nápadná myšlienka: Možno najjasnejší členovia ... nie sú. Členovia, to znamená. Ako sa to stane, klaster prechádza veľmi blízko temného oblaku plynu a prachu, ktorý je osvetlený najjasnejšími hviezdami v Plejádach; môžete to vidieť na obrázkoch klastra. Je to len náhoda; merania pohybov klastra a plynu ukazujú, že sa pohybujú v rôznych smeroch, takže nesúvisia. Človeka však zaujíma, či možno aj najjasnejšie hviezdy nie sú súčasťou hviezdokopy a zhodou okolností sa náhodou nachádzajú v jej blízkosti na oblohe.
Toto mi príde ako extrémne nepravdepodobné. Majú približne rovnaký správny pohyb (pohyb po oblohe) ako samotná hviezdokopa, čo naznačuje, že je veľmi pravdepodobné, že budú jeho súčasťou. Niektoré z najjasnejších hviezd majú pohyby, ktoré sú trochu vzdialené od celkového pohybu klastra (rovnako ako v kŕdli vtákov sa jedno alebo dve vtáky môžu pohybovať o niečo rýchlejšie alebo pomalšie alebo v mierne odlišnom smere ako ostatné), ale nie dosť na to, aby som kričal 'j'accuse!' Očakávate, že v zhluku hviezd, kde pôsobia gravitačne. Niektorí budú vytiahnutí a vytiahnutí rôznymi smermi. To, čo tam vidíme, môže byť len také normálne rozloženie rýchlostí.
Tak tu to máte. Vyzerá to, že teraz poznáme vzdialenosť od centra Plejád, a preto môžeme oveľa lepšie zaklincovať ďalšie jeho vlastnosti ... ale niektoré celkom zaujímavé záhady zostávajú. Našťastie táto a ďalšie štúdie povedú k hlbšiemu fyzickému vhľadu do povahy klastra a tiež vysvetlia, prečo sa nám zdá, že najjasnejšie hviezdy sú v súlade s nami. Veľmi rád by som vedel, prečo je to tak!
* Technicky je toto slovo v množnom čísle a jednotné číslo je plejáda, ale používa sa aj ako skupinové alebo hromadné podstatné meno, takže je v jednotnom čísle. Takže možno Ako ďaleko sú Plejády? nie je také ľahké sa opýtať, ako som si pôvodne myslel. Minimálne gramaticky.
† Publikoval ich v Poznámky k výskumu Americkej astronomickej spoločnosti , kde môžu astronómovia rýchlo publikovať krátke (menej ako 1 000 slov) články o zaujímavých častiach výskumu. Všimol som si, že to nie je recenzované. Berte to ako oznámenie výskumu a nie ako dôkladný plnohodnotný dokument.
