تعیین فاصله اجرام آسمانی به بیش از بیست روش امکانپذیر است. در این مقاله برخی از آنها از جمله اختلاف منظر مثلثاتی، ستارههای متغیر، رنگ و قانون هابل را بررسی میکنیم.
محاسبه فاصله ستارهها بهروش اختلاف منظر مثلثاتی
بهگفته علیرضا بیات، کارشناس فضایی آسمانسرای سها، یکی از راهکارهایی که از قدیم و تابهامروز برای تخمین فاصله ستارهها استفاده میشود، اختلاف منظر مثلثاتی است. در این روش با استفاده از فرمولهای ریاضی و سنجش اختلاف جایگاه ستاره در دو بازه زمانی مختلف بهطور تقریبی فاصله جرم آسمانی تا زمین تخمین زده میشود. برای استفاده از این روش ابتدا در یک نقطه کره زمین میایستیم و از ستاره مورد نظر عکسی گرفته و پس از ۶ ماه در آن نقطه و از همان ستاره عکس دیگری میگیریم.
در همین رابطه بخوانید: یادگیری نجوم آماتوری و رصد آسمان
طی این زمان بهدلیل گردش کره زمین در مدار خورشید، از لحاظ ظاهری احساس میکنیم که آن ستاره جابهجا شده است. پساز طی شدن این مرحله باتوجهبه اختلاف مکان ستاره در دو بازه مختلف، قطر کره و شعاع مدار زمین بهدور خورشید و با قراردادن اعداد در فرمول ریاضی، به زاویهای دست مییابیم که از طریق آن میتوان فاصله نسبی ستاره نسبتبه زمین را بهدست آورد. از اختلاف منظر، برای نشانهگیری و تخمین مسافتهای دور و نزدیک و همچنین در تخمین فاصله میان ستارهها استفاده میشود.
با محاسبه P (جابجایی ظاهری بر حسب ثانیه) قوس d بهدست میآید: (P = 1/d (pc
اندازهگیری فاصله اجرام آسمانی بهروش ستارههای متغیر
بسیاری از ستارهها متغیرند و روشناییشان بهصورت متناوب و یا نامنظم تغییر میکند. ستارههای متغیر انواع زیادی دارند. یک نوع از آنها، بهنام ستاره متغیر قیفاووسی، ابزاری بسیار باارزش برای اندازهگیری فواصل کیهانی است. این ستارهها در طول عمر خود، طی الگویی بسیار دقیق و متناوب، دچار انبساط و انقباض میشوند و درنتیجه روشناییشان کم و زیاد میشود.
دوره تناوب این ستارهها رابطه مستقیمی با روشنایی آنها دارد و ازاینطریق میتوان فهمید که این ستاره چند برابر خورشید پرنورتر است. بدینگونه روشنایی ذاتی (قدر مطلق) این ستاره تعیین میشود. با مشخص بودن روشنایی ظاهری (قدر ظاهری) آن نیز میتوان فاصله این جرم تا زمین را تعیین کرد. متغییرهای قیفاووسی مهمترین ابزار برای محاسبه فاصله کهکشانها هستند.
در همین رابطه بخوانید: آموزش عکاسی نجومی
روش اندازهگیری فاصله ستارهها از زمین با رنگ آنها
اگر با چشم غیرمسلح به آسمان نگاه کنید، تقریبا تمامی ستارگان را مثل هم و بهرنگ سفید میبینید؛ چون تشخیص دقیق رنگها با چشم غیرمسلح سخت است. بهترین راه برای این کار گذشتن نور ستاره موردنظر از یک منشور یا توری پراش است. اینگونه نور ستاره به رنگهای مختلفی که از آن تشکیلشده تجزیه میشود و نتیجه طیف نوری ستاره است که درمورد دمای سطح ستاره به ما اطلاعات میدهد.
ستارهشناسان ستارهها را باتوجهبه طیفشان به هفت نوع تقسیمبندی میکنند. وقتی رده طیفی و دمای سطحی ستاره مشخص شود، برای پیبردن به فاصله ستاره باید از قانون استفان (Stefan’s Law) استفاده کنیم که دمای سطحی ستاره را به درخشندگی آن ارتباط میدهد. بعد از تعیین درخشندگی ستاره، قدر مطلق و فاصله ستاره نیز محاسبه میشود.
تعیین فاصله اجرام آسمانی بااستفادهاز قانون هابل
روش دیگر برای محاسبه فاصله اجرام مخصوصا کهکشانها استفاده از قانون هابل (V=d×H) است که درآن v سرعت جسم در راستای دید ما و H ثابت هابل است. برای محاسبه فاصله کهکشانها و اجرام دوردست سرعت شعاعی (در راستای دید) جرم را بهوسیله انتقالبه سرخ (Red Shift) ستاره از روی طیف آن محاسبه میکنند. طبق پدیده انتقالبه سرخ اگر جسمی از ناظر دور شود انتقالبه سرخ و اگر به آن نزدیک شود انتقالبه آبی صورت گرفته که مقدار آن از رابطه زیر بهدست میآید. در این رابطه، Z انتقالبه سرخ است: v=C×Z
حال با قرار دادن سرعت در رابطه هابل فاصله بهدست میآید: d = C×Z/H
در همین رابطه بخوانید: چالشی جدید در محاسبه نرخ انبساط جهان؛ آیا ثابت هابل اشتباه است؟
روش فوق بهدلیل مشخص نبودن مقدار دقیق ثابت هابل دقت زیادی ندارد. زیرا این ثابت با سن جهان رابطه دارد و باتوجه به نظریات مختلف مقدار آن تغییر میکند. همچنین وابستگی این عامل به زمان نیز در محاسابت اختلال بهوجود میآورد.