Zvaigžņu pareizā kustība: definīcija un nozīme astronomijā

Uzzini, kas ir zvaigžņu pareizā kustība, kā to mēra un kā tā palīdz noteikt attālumus — no Halija atklājuma līdz Barnarda zvaigznei.

Pareizā kustība ir veids, kā zvaigznes, skatoties no Zemes, šķietami lēni pārvietojas viena attiecībā pret otru.

Šo kustību izraisa fakts, ka visas zvaigznes (arī Saule) pārvietojas kosmosā ar simtiem kilometru sekundē lielu ātrumu. Tomēr, tā kā tās ir tik tālu, ir nepieciešams ilgs laiks, lai mēs pamanītu, ka tās ir pārvietojušās, un pat tad ir nepieciešams jaudīgs teleskops, lai pamanītu atšķirību. Tāpēc ilgu laiku lielākā daļa cilvēku uzskatīja, ka zvaigznes nemaz nekustas. Pat senie grieķi, kuri zināja daudz par zvaigznēm un atklāja dažus citus zvaigžņu kustības veidus, piemēram, zvaigžņu precesiju, neatklāja pareizu kustību (lai gan viņiem, iespējams, bija aizdomas par to).

Pareizā kustība tika pierādīta tikai 1718. gadā, kad Edmonds Hallijs pamanīja, ka zvaigznes Sīriuss, Arktūrs un Aldebarāns ir pārvietojušās no vietām, kurās tās atradās zvaigžņu kartēs, ko Hiparhs bija uzzīmējis ap 130. gadu pirms mūsu ēras. Tomēr pat pēc vairāk nekā 1800 gadiem tās bija pavirzījušās par mazāk nekā pus grādu.

Īpatnējais kustīgums ir noderīgs astronomiem, lai noteiktu, cik tālu zvaigzne atrodas no Zemes, jo zvaigznēm, kas atrodas tuvu, parasti ir lielāks patiesais kustīgums (tas nozīmē, ka tās pārvietojas pa debesīm ātrāk) nekā zvaigznēm, kas atrodas tālāk. Piemēram, Barnarda zvaigznei ir vislielākais kustības pārvietojums no visām zvaigznēm - 10,3 loka sekundes gadā. Tas ir vienāds ar vienu ceturtdaļu grāda jeb pusi no Mēness diametra debesīs tikai 87 gadu laikā. Tā ir otra tuvākā zvaigzne Zemei, kas atrodas 5,98 gaismas gadu attālumā. Arī astoņas no desmit zvaigznēm ar vislielāko patieso kustību atrodas mazāk nekā 15 gaismas gadu attālumā.

Mērījumi un vienības

Pareizā kustība tiek mērīta debesu koordinātu sistēmā kā zvaigznes leņķiska pārvietošana laika vienībā. Parasti lieto loka sekundes gadā ("/gads). Kustība tiek sadalīta divās komponentēs: gar Rektascensiju (RA) un Deklināciju (Dec). Kopējais apzīmē kā μ, kur

• μ = sqrt(μ_RA² + μ_Dec²)
• Uzmanību: RA komponents bieži tiek reizināts ar cos(Dec), jo RA kā leņķa mērs tiek mērīts gar paralelēm.

Lai no leņģiska pārvietojuma iegūtu zvaigznes tangenciālo (perpendikulāro) ātrumu kilometros sekundē, izmanto formulu:

v_tan (km/s) ≈ 4.74 × μ ("/gads) × d (pc)

piemēram, Barnarda zvaigznei ar μ ≈ 10,3"/gads un attālumu d ≈ 1.83 pc (5,98 gaismas gadi) tangenciālais ātrums ≈ 4.74 × 10,3 × 1,83 ≈ 90 km/s.

Kāpēc pareizā kustība ir svarīga

• Palīdz identificēt tuvas zvaigznes: lielas leņķiskās kustības parasti liecina par nelielu attālumu.
• Ļauj noteikt zvaigznes pilno telpisko kustību, ja ir pieejama arī radiālā (uz/priekš) ātruma informācija — tā iegūst zvaigznes trajektoriju galaktikā.
• Ir noderīga zvaigžņu kopu piederības noteikšanai (zvaigžņu kopas, asmeņi, kustību grupas) — kopīga kustība liecina par kopīgu izcelsmi.
• Astrometrijas metodes ar pareizās kustības mērījumiem ļauj atklāt arī pavadoņus — gan zvaigžņu dubultības, gan exoplanētu radītas astrometriskas šūpošanās.
• Palīdz pētniecībai par Piena Ceļa struktūru un dinamiku — piemēram, zvaigžņu straumju un halo komponentu atklāšana.
• Arāk tiek prognozētas tuvākās sastapšanās ar Saules sistēmu (piem., objekti, kas tuvāk nākotnē tuvosies Saulei).

Vēsture un mūsdienu datu avoti

Kā minēts, pareizā kustība pirmo reizi tika kvantitatīvi pamanīta un pierādīta 1718. gadā, pateicoties Edmondam Halijam. Liela nozīme bija zvaigžņu kartēm, kuras bija sagatavojis Hiparhs. Mūsdienās astrometrijas laukā svarīgas misijas un katalogi ir, piemēram, ESA Hipparcos misija (1997) un vēl precīzākais datu avots — kosmiskais teleskops Gaia (launched 2013). Gaia nodrošina miljoniem līdz miljardiem zvaigžņu ar milzīgu precizitāti, ļaujot noteikt pat ļoti nelielas pareizās kustības un paralakses.

Mērīšanas izaicinājumi un korekcijas

• Paralakse — Zemes apļa dēļ zvaigznes redzamā pozīcija mainās; šo vajag atdalīt no patiesās pareizās kustības.
• Precesija, nutācija un koordinātu sistēmas pārvietošana — nepieciešams sasaistīt mērījumus ar stabilu atskaites sistēmu (piem., ICRS).
• Perspektīvas paātrinājums — ja zvaigznei ir liela radiālā ātruma komponente, tās leņķiskā kustība var mainīties laika gaitā.
• Atmosfēras ietekme, instrumenta stabilitāte un redzes laika ierobežojumi — no zemes veiktie mērījumi ir mazāk precīzi nekā kosmiskie.

Piemēri un salīdzinājumi

Daudzas redzamas zvaigznes mūsu nakts debesīs šķiet stacionāras, jo to μ ir ļoti mazi (parasti mazāk par 0.1"/gads). Barnarda zvaigzne ar 10,3"/gads ir izteikts izņēmums un rāda, cik lielas var būt leņķiskās kustības tuviem objektiem. Citām labi zināmām zvaigznēm, piemēram, Sīrius, Arktūrs un Aldebarāns, arī ir pamanāmas pareizās kustības, bet daudz mazākas nekā Barnarda zvaigznei.

Secinājums

Pareizā kustība ir pamata astrometrijas parametrs, kas nodrošina informāciju par zvaigžņu leņķiskajām pārvietošanu debesīs. Apvienojot to ar paralaksi un radiālo ātrumu, astronomi var noteikt zvaigžņu pilnīgo trīsdimensiju kustību un izpētīt Piena Ceļa struktūru, zvaigžņu izcelsmi un tuvāko kosmisko vidi. Mūsdienu kosmiskās misijas, it īpaši Gaia, sniedz precizitāti un apjomu, kas agrāk bija neiedomājams, un tāpēc pareizās kustības pētījums šobrīd ir dinamiska un strauji attīstīta astronomijas nozare.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir pareiza kustība?

J: Kā rodas pareizais kustīgums?

J: Kad pirmo reizi tika atklāts pareizais kustīgums?

Jautājums: Cik tālu šīs zvaigznes bija pavirzījušās pēc 1800 gadiem?

J: Kādam nolūkam noder pareizais kustīgums?

J: Kurai zvaigznei ir vislielākais kustības virziens?

Meklēt pēc burta