Odległość bardzo odległych obiektów astronomicznych

ekolog · 5 Lutego 2016

Znaczenie precyzyjnego ustalenia odległości od bardzo odległych obiektów jest szczególnie istotne dla astrofizyki. Pozwala precyzyjnie ocenić przyspieszanie ekspansji wszechświata, czyli eliminować lub wzmacniać różne hipotezy z nią związane.

W przypadku bardzo odległych obiektów nie możemy skorzystać z paralaksy czyli zjawiska pozornej zmiany położenia obiektu na sferze niebieskiej względem dalszych obiektów, wynikające ze zmiany miejsca obserwacji, spowodowanej przemieszczeniem się obserwatora wraz z Ziemią w ciągu roku.

Obiektami, o których mowa najczęściej są galaktyki.

Jedną z metod jest ocena jasności supernowej typu Ia, która w niej wybuchła. Zjawisko związane z ich wybuchem zawsze przebiega podobnie i pozwala odróżnić je od innych supernowych. Ich maksymalna jasność bezwzględna jest bardzo podobna (praktycznie taka sama). Z maksymalnej jasności obserwowanego wybuchu łatwo wywnioskować o ile dalej zaszedł niż inne, bliższe, w znanej skądinąd odległości.

Są jeszcze inne, bardzo ciekawe, niezależne metody (co najmniej trzy), o których napiszę w kolejnych postach, chyba że ktoś mnie uprzedzi - to proszę bardzo (zachęcam).

Pozdrawiam

p.s.

Dyskusji też oczekiwałem. Dlatego daję to jako wątek a nie artykuł

Edytowane 5 Lutego 2016 przez ekolog

Matheo_89 · 5 Lutego 2016

Ekologu fajnie, ale tyle to raczej wszyscy wiemy - a może byś trochę rozwinął? W jaki sposób ocenia się, że dana supernowa jest przesłonięta i na ile jest przesłonięta przez pyły galaktyki, w której wybucha i jaki to ma wpływ na jej jasność?

Behlur_Olderys · 5 Lutego 2016

Ja byłbym ciekawy, czy i w jaki sposób bierze się poprawkę na rozszerzający się wszechświat, która powinna mieć jakieś znaczenie przy bardzo dużych odległościach

ekolog · 5 Lutego 2016

Od razu powiem, że (skoro) chodzi o ocenianie rozszerzania się wszechświata (i to w różnych momentach) to w tym wątku przewidywałem tylko metody nie bazujące na wiedzy jak ono przebiega. Takie bardziej wynikające z fizyki.

Czyli analiza przesunięcia ku czerwieni znanych linii widmowych podążających od obiektu nie wchodzi w grę jako narzędzie (w tym akurat przypadku).

Pozdrawiam

szuu · 5 Lutego 2016

zrozumiałem z tego że odległość do galaktyk wyznacza się metodą paralaksy...

wiem że chciałeś dobrze, ale zamieszczanie takiego chaotycznego zlepka informacji jest bez sensu.

są na ten temat ciekawe teksty, również w wiki, są nawet filmy jak ktoś nie lubi czytać, możesz znaleźć najlepsze z nich i zachęcić nas do obejrzenia i skomentowania jakichś twoich wniosków na ten temat, ale to co teraz pokazałeś nie trzyma się kupy...

ekolog · 5 Lutego 2016

"Obiektami, o których mowa najczęściej są galaktyki."

Obiektami rozpatrywanymi w wątku, a nie obiektami łapanymi paralaksą

Napisałem dziś o jednej metodzie i wspomniałem o "kosmologicznym" znaczeniu takich (i kolejnych - innego typu) pomiarów.

Gdybym opisał cztery metody to post miałby ogrom linijek i zniechęcał do czytania

Pozdrawiam

Edytowane 5 Lutego 2016 przez ekolog

Behlur_Olderys · 6 Lutego 2016

Chwila moment. Moje pytanie jest proste: czy metody o których piszesz lub będziesz pisał nie bazują przypadkiem na założeniu nie wprost, że Wszechświat jest statyczny? Skoro obserwujemy dalekie obiekty to być może każda z metod będzie obarczona błędem wynikającym z tego, że zdarzenie od pomiaru dzielą miliony lat świetlnych? Czy można powiedzieć, że metody są poprawne zarówno w rozszerzającym się jak i kurczącym się Wszechświecie?

ekolog · 6 Lutego 2016

Nie. Zakładamy oczywiście, że się rozszerza. Tylko nie zakładamy, że wiemy jak daleko jest obiekt X z tej racji, że przesuniecie linii widmowych przezeń emitowanych o określoną wartość pozwala nam zastosować wzór na oszacowanie jego odległości z tego przesunięcia. Ta metoda nie jest zła (w praktyce stosowana) ale ona wymagała (wynikła) jednak oszacowania tych dalekich odległości innymi metodami, o których (na)pisze(my).

Pozdrawiam

Edytowane 6 Lutego 2016 przez ekolog

Behlur_Olderys · 6 Lutego 2016

Ok, to opowiedz jeszcze o tych supernowych typu 1a. Jak dokładnie wygląda mierzenie odległości? Jakie mierzalne wartości są wymagane? Jakie ewentualne zmienne trzeba wziąć pod uwagę? Czy amator mógłby dokonać takiego pomiaru?

Rybi · 6 Lutego 2016

Dla mnie jedynym źródłem wiedzy o mierzeniu odległości w skali Wszechświata jest strona z kalkulatorami kosmologicznymi przygotowana przez Wrighta - kosmologa, który uczestniczył najsłynniejszych projektach obserwacyjnych takich jak COBE, WISE i WMAP.

W sumie są trzy wersje kalkulatora kosmologicznego Wrighta:
1. przelicza lata świetlne na redshift „z”: http://www.astro.ucla.edu/~wright/DlttCalc.html
2. przelicza redshift „z” na lata świetlne : http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
(Na stronie tego kalkulatora kosmologicznego są odnośniki do pozostałych kalkulatorów)
3. zaawansowany : http://www.astro.ucla.edu/~wright/ACC.html

W zależności od podanego redshiftu kosmologicznego "z" i parametrów Wszechświata otrzymujemy różne odległości "honorowane" przez kosmologów:
● radialna odległość współporuszająca się (ang. comoving radial distance),
● DA - odległość wielkości kątowej (ang. angular size distance),
● DL - odległość jasnościowa (ang. luminosity distance)

Nie powinno używać sie odległości czasu podróży światła (light travel time distance)

Dltt=c*(Tobserwacji-Temisji_sygnału).

Wśród wielu zastrzeżeń kosmologów, które budzi odległość Dltt jest jej niezgodność z Zasadą Kosmologiczną!

Szczegóły jak liczyć ww.odległości można znaleźć w publikacji Wrighta dostępnej pod odnośnikiem:
http://www.jstor.org/stable/pdf/10.1086/510102.pdf

Przykład dla aktualnie najjaśniejszej z zaobserwowanych super-jasnych supernowych (SLSN): ASASSN–15lh. W maksimum jasności była coś z 570 miliardów razy jaśniejsza niż Słońce (kilkadziesiąt razy jaśniejsza niż Droga Mleczna, która ma 25mld Lo).
ASASSN-15lh przesunięcie → ku czerwieni (redshift) z = 0,2326 przeliczamy odległości dla standardowego modelu Wszechświata:
● odległość współporuszająca się (comoving radial distance)=3,098 mld lat św.
● odległość wielkości kątowej (angular size distance) DA=2,5133 mld lat św.
● odległość jasnościowa (luminosity distance) DL= 3,818 mld lat św.

Tak to widzę ...

ZbyT · 6 Lutego 2016

problem wyznaczania odległości we Wszechświecie był opisany w Uranii nr 4 z 2003 roku

http://www.fizjks.strony.ug.edu.pl/kosmologia/kosmologia.html

na samym dole strony do pobrania jako skompresowany dokument

pozdrawiam

ekolog · 8 Lutego 2016

Kolejna metoda pomiaru odległości bazuje na "baryon acoustic oscillation (BAO)"

W kosmologi, barionowe oscylacje akustyczne (Bao) są to regularne fluktuacje gęstości widzialnej barionowej materii wszechświata (w praktyce dotyczy to całych zbiorów bardzo odległych galaktyk). Jest to swego rodzaju kosmologiczna analogia "standardowej świecy (supernowowej)".

Zanim kosmos wystygł na tyle aby mogły powstać atomy przebiegały go fale akustyczne, takie jakby kręgi na wodzie, do której wrzucano kamyczki.
Sytuacja uległa "zamrożeniu" (fale akustyczne przestały przebiegać pierwotną plazmę) gdy nasz etap istnienia wszechświata miał około 379000 lat i powstały atomy. Fale te poskutkowały (zapewne inicjowały zapadanie się materii?) statystyczną nadwyżką galaktyk na tych zamrożonych w owym momencie okręgach/sferach czoła fal.

Skutkiem tego obecnie dookoła każdej galaktyki w sferze o promieniu 480 milionów lat świetlnych można spodziewać się większej liczby galaktyk niż w sferze o innym promieniu.

Zatem jeśli sfotografujemy spory obszar odległego nieba z wielką ilością odległych galaktyk i dookoła jednej z nich będziemy analizować coraz to mniejsze okręgi i dla jakiegoś promienia zliczymy więcej galaktyk na rozpatrywanym okręgu to wiemy, że ten okrąg ma promień 480 milionów lat świetlnych, a w jego środku jest rozpatrywana galaktyka. Średnica kątowa tego okręgu na niebie mówi nam jak daleko jest ten okrąg i ta galaktyka.

Pozdrawiam
p.s.
Na wiki ang o tym napisano co nieco i jak to się ma do efektów OTW

https://en.wikipedia.org/wiki/Baryon_acoustic_oscillations

Edytowane 8 Lutego 2016 przez ekolog

Miszuda · 21 Lutego 2016

Ekologu fajnie, ale tyle to raczej wszyscy wiemy - a może byś trochę rozwinął? W jaki sposób ocenia się, że dana supernowa jest przesłonięta i na ile jest przesłonięta przez pyły galaktyki, w której wybucha i jaki to ma wpływ na jej jasność?

Ok, to opowiedz jeszcze o tych supernowych typu 1a. Jak dokładnie wygląda mierzenie odległości? Jakie mierzalne wartości są wymagane? Jakie ewentualne zmienne trzeba wziąć pod uwagę? Czy amator mógłby dokonać takiego pomiaru?

Metoda ta jest dosyć prosta. Dla supernowych znamy jasność absolutną magnitudo, czyli jasność obserwowaną, jaką obiekt posiada, mierzoną w odległości 10 pc. Odległości do galaktyk są jednak trochę większe, przez co jasność odpowiednio mniejsza. Wprowadza się pojęcia tzw. poczerwienienia przez pył międzygwiazdowy i międzygalaktyczny. Efekt ten osłabia światło obiektów o stałą wartość na jednostkę odległości, powiedzmy pc. Biorąc pod uwagę te czynniki, korzystając z tzw. modułu odległości możemy wyznaczyć faktyczną odległość do obiektu.

Na pytanie czy amator mógłby dokonać takiego pomiaru, odpowiem tak: W zasadzie tak. Dla dosyć bliskich galaktyk zasięg gwiazdowy jest jak najbardziej osiągalny. Dla dalszych będzie już ciężej Wszystko zależy od użytego sprzętu (wielkości lustra i jasności teleskopu). Aczkolwiek amatorzy z powodzeniem mierzą jasności gwiazd, więc z odpowiednim sprzętem i doświadczeniem, jak najbardziej jest to możliwe. Ja sam mierzyłem kiedyś jasność sn w m82 korzystając z 60-cm lustra w obserwatorium astronomicznym UWr, a przecież amatorzy czasem mają takie, lub nawet większe lustra.

Pozdrawiam