"Bilim mantıklı." Bölümün dışındaki gök cisimlerinin çapı uydurulmuş mu? Bilim adamları nasıl ölçer?
Herkese merhaba, bilmeden, [Bilim mantıklı] sütunumuz birçok sorun için açıldı ve sona yaklaşıyor. Bu sütunda, bilim adamlarının bölüm dışındaki gök cisimlerini inceleme yöntemlerini tanıtmak için basit bir dil kullanmak için elimizden gelenin en iyisini yapıyoruz, böylece herkes bilim adamları tarafından verilen verilerin haklı olduğunu ve uydurulmadığını anlayabilsin.
Son sayıda, güneş dışı yıldızların kütlesini ölçme yönteminden bahsettik ve güneş dışı yıldızların çapını ölçmekle ilgili bir konu bıraktık. Aramızda birkaç gün olduğunu göreceksiniz ve bugün nihayet girişe devam ediyoruz. Bu dönemde, [Uzay Asansörü] ve [Evrenin Doğuşu] adlı iki sütun için yapılan hazırlıkların yanı sıra, yıldızların çaplarını ölçme yönteminin yaygınlaştırılmasını zorlaştıran faktörler de vardır. Yani, bugün söylediğim şey biraz "insanca olmayan sözler" ise, herkes onları "insanca kelimeler" olarak dinlemeli.
Her şeyden önce anlaşılması kolay olanla başlayalım.
- Fotometri
Sağduyuya göre, bir yıldız ne kadar büyükse, o kadar parlak ve ağırdır. Bu sağduyu aslında evrende doğru değildir, ancak bazı durumlarda yine de uygulanabilir.
Örneğin, gece gökyüzündeki en parlak yıldız olan Sirius. Mevcut yöntemlerle, mutlak büyüklük olan Sirius'un parlaklığını ölçebiliriz (bu tanıtılmayacaktır, lütfen bilmek istiyorsanız önceki makaleye geçiniz), yani 1.4. Güneşin mutlak büyüklüğü de yaklaşık 4.8 büyüklüğünde bilinebilir. Sirius'un parlaklığının güneşin parlaklığının 32,5 katı olduğu bir dizi formülle hesaplanabilir.
Bu parlaklığın çarpanı, bir formül kullanarak yüzey alanı oranına da dönüştürülebilir - bu formülü tanıtmayacağız Sonuçta, herkes biraz amatör bilgi öğreniyor, (chui) görüyorsun (niu) biliyorum (bi), ama bu doğru değil. Gökbilimci olmak.
Kısacası, yüzey alanı oranını biliyorsanız, bir kare açtığınız sürece çapın oranıdır. Bu nedenle, Sirius'un çapı, yaklaşık 2,38 milyon kilometre olan güneşin yaklaşık 1,71 katıdır.
Bununla birlikte, bu yöntem, daha fazla hesaplama nedeniyle nispeten zahmetlidir.
- Girişim yöntemi
1920'de gökbilimci Michelson, yıldızların çapını hesaplama zorluğunu başarıyla azaltan Michelson yıldız interferometresini icat etti.
Tamam, bu zor. Atlamayı seçeriz.
Peki, bunun hakkında konuşalım.
Girişim, lise fiziğinin bilgisidir, hala ne kadarını hatırladığını bilmiyorum. İki farklı dalga karşılaştığında, genlik gibi çeşitli özelliklerin karşılıklı etkisiyle değişeceği anlamına gelir. Örneğin göl yüzeyinde iki farklı dalga, yayıldıktan ve birbirine dokunduktan sonra kesişme noktasında yeni dalgacıklar belirecektir.
Işık dalgaları da dalgalardır ve su dalgalarına benzerler ve aynı zamanda müdahale ederler. Bilim adamları, ışık dalgalarının girişimini kullanarak yıldızların çapını hesaplayabilirler.
Michelson interferometresinin prensibi kabaca bu şekildedir. Hedef yıldızın ışık kaynağı S tarafından yayılan ışık, paralel ışık olarak kabul edilebilecek iki düzlem aynası M1 ve M3'e çarpar.M2 ve M4'ün çeşitli yansımaları, içbükey ayna ve düzlem aynası sayesinde, iki yüz teleskop odağında birleşir. P düzleminde, girişim ve kırınım gibi olaylar meydana gelir.
İki ışık demeti üst üste getirildikten sonra girişim saçakları görünecek, bazı yerler çok parlak ve bazı yerler tamamen donuk. Burada 10.000 karakterlik formül çıkarıldıktan sonra, yıldızın açısal çapı hesaplanabilir - cidden, bu formüldeki 10.000 karakteri atlamak bir yana, gerçekten öğrenmek istiyorsanız, 10.000 saat neredeyse aynıdır. Kısacası Bu formülün son basitleştirilmiş sonucu şudur:
Bunlar arasında , elde edilmesi çok kolay bir veri olan ortalama dalga boyudur; d0, girişim kenarının en netinden ilk seferine kadar olan temel uzunluğudur, bu da ölçülmesi kolaydır, bu nedenle açısal çap elde edilir. Bir sonraki adım trigonometrik fonksiyondur Tepe açısının derecesi ve yıldızın mesafesi ile yıldızın çapı elde edilebilir (iki ölçüm yöntemi güneş ile dünya arasındaki mesafenin iki fazı ve yıldızlar arasındaki mesafeyi ifade eder).
Modern zamanlarda bilim adamları, Michelson'un interferometresini geliştirmek için daha yeni teknolojiler kullandılar. Michelson interferometresinin M aynası yerine bir kombinasyon olarak iki uzun mesafeli geniş açıklıklı optik teleskop kullandılar ve yoğunluk interferometresi olan yıldız ışığını almak için bir foto-çoğaltıcı tüp kullandılar.
Bununla birlikte, bu yöntemin gök cisimleri için gereksinimleri vardır, yani yeterince parlaktır ve yeterince ışık sağlar, aksi takdirde parazit etkisi hiç elde edilemez. Bu nedenle, yoğunluk interferometresiyle bile, yalnızca en karanlık büyüklükteki 2 yıldıza sahip gök cisimlerini ölçebiliriz, aksi takdirde sadece bakabiliriz.
- Kırınım yöntemi
Geçen yıl, DESY'den Tarek Hassan ve Smithsonian Astrophysics Observatory'den (SAO) Michael Daniel liderliğindeki uluslararası bir ekip, Nature Astronomy'de sistemin dışındaki yıldızların çaplarını ölçmek için yeni bir yöntem yayınladı ve bu da çok ilginç. Bu, güneş sisteminin asteroitlerini kullanmaktır. Prensip, ışığın kırınımında yatmaktadır.
Soru yine: kırınım nedir ...
Hatırlayacağınız gibi, bu aynı zamanda lise fizik bilgisi-bakışı, liseye gitmek ne kadar önemli Okuldayken bilim adamlarının bununla meşgul olmadığını düşündük, artık bu çalışmaların ne kadar anlamlı olduğunu biliyoruz.
Ben zaten unuttuğunuzu varsaydım, tekrar tanıtalım.
Işığın müdahalesi iki dövüş sanatları ustası arasındaki bir düelloya benzetilirse, o zaman kırınım eski bir kestanenin orijinal sol ve sağ dövüş tekniğidir.
Bir dalga vicdansız bir şekilde ilerlerken, aniden güney duvarına çarptı. Ama geriye bakmıyor, ancak yoldan çıkmayı seçiyor. Neyse ki duvarda iki dikiş var, iki parçaya bölünmüş ve delinmiş. İki dalga yüzlerini çevirmiş ve dalgaları tanımamış, aynı köklerden doğduklarını tamamen unutmuş ve daha sonra "birbirlerinden çok hızlı korkmaya" başlamışlar Bu dalgaların kırınımıdır. Işık dalgası ise, kırınımdan sonra bir kırınım ızgarası veya Poisson noktası görünecektir.
Bizden 2674 ışıkyılı uzaklıkta yer alan TYC 5517-227-1 yıldızı, çapı asteroid kırınım etkisiyle ölçülen ilk gök cismi olacak kadar şanslı.
22 Şubat 2018'de, 1165 Imprinetta asteroid TYC 5517-227-1 yıldızının yanından geçerek ışığını engelledi. Bilim adamları, kırınım modellerini özetlemek için büyük miktarda veri toplamak için saniyede 300 fotoğraf çekme hızını kullanma fırsatını yakaladılar.
Bu hesaplama süreci, yıldızın parlaklığının düştüğü zaman gibi birçok veriyi içeren çok karmaşıktır. Kısacası, bilim adamları bu yöntemi kullanarak yıldızın açısal çapını 1 miliarc saniye hassasiyetle hesaplayabilirler. Bu 1 miliarc saniyenin konsepti nedir? Bilim adamları, bu açının, New York, ABD'den Fransa'nın Paris kentindeki Eyfel Kulesi'ndeki (düz bir çizgide 5.840 kilometre) bir kuruş büyüklüğüne eşdeğer olduğunu söylüyor.
Yıldızın yarıçapından ve yıldızın yüzey çekiminden yıldızın kütlesini de bulabiliriz.
İnsan bilimi ve teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, bilim adamları, çeşitli dış gök cisimlerinin verilerini ölçmek için gittikçe daha fazla yöntem bulacaklar. Ancak pek çok yöntemin günümüz bilim adamları için yeterince doğru olmadığı söylenebilir. Örneğin efsanedeki en büyük yıldız olan UY Scutum, güneşin çapı kadardır. 1708 kez, ancak şu anda düzeltilemeyen güneş çapının 192 katı bir hata var ve daha sonra onu geçene kadar en büyük yıldız unvanı için VY Canis Major ile yarışmak için bir süre kaldı.
Bu nedenle, şimdi bizim için bazı veriler doğru değil ve bu gök cisimlerini daha iyi anlamamızı sağlamak için daha fazla yönteme ihtiyaç var.
