Calculul distantei pana la alte galaxii folosind cefeidele...

[morpheus]

Am vazut recent un documentar in care se facea la un moment dat referire la Henrietta Swan Leavitt si la relatia pe care a descoperit-o la inceputul secolului XX intre perioada si luminozitatea cefeidelor (stele cu luminozitate variabila).

Din cate am inteles din film, a fost teoria de care s-a folosit Hubble pentru a demonstra in premiera la acea vreme pe baza observatiilor sale astronomice ca niste cefeide care erau in nebuloasa Andromeda (despre care la acea vreme se credea ca face parte din galaxia noastra) erau prea departe pentru a face parte din Calea Lactee.

Din ce am inteles, lucrurile stau cam asa:

Cefeidele au luminozitate variabila, inteleg ca cu o perioada de variabilitate regulata (nu inteleg de ce pulseaza cu o periodicitate regulata, dar poate cineva specialist in astronomie ne poate explica).

Ideea ar fi ca daca se localizeaza o asemenea cefeida undeva intr-o galaxie vecina, deoarece exista o relatie (stabilita de Leavitt) intre perioada de variabilitate si luminozitatea stelei (cea reala), se poate determina luminozitatea absoluta (reala).

Ulterior se masoara luminozitatea aparenta (observata de pe Terra) si se compara cu cea calculata, de unde se deduce distanta pana la steaua variabila.

Daca cineva poate sa intre in mai multe detalii, eventual pe tema relatiei stabilite de Leavitt, mi se pare o metoda extrem de ingenioasa. M-ar interesa si cum anume, stiind diferenta dintre luminozitatea reala si cea aparenta, se calculeaza distanta pana la stea.



M-au fascinat dintotdeauna aceste aparent "mici descoperiri" (cum e si cazul cu relatia gasita de Leavitt), despre care nu se vorbeste aproape deloc in filmele de popularizare a stiintei, si care au avut un rol imens in schimbarea modului in care vedem Universul. Carti de genul asta, care sa prezinte evolutia in timp a ideilor si paradigmelor in istoria stiintei nu cred sa existe prea multe, cel putin nu in limba noastra.

In acest caz, practic a fost vorba de trecerea de la o imagine a unui univers limitat la Calea Lactee la cea a unuia format dintr-o multitudine de insule-Univers, cum li se spunea in film, galaxiile.

[Adi]

Subscriu. Si eu sunt pasionat de istoria stiintei si doresc sa aflu cum a fost realizata de fapt aceasta descoperire. Ce mai pot adauga e ca ea nu a fost singura care masura precis cefeide, ci doar cea mai faimoasa dintre ele. Dar a existat un intreg departament de femei care stateau la birou opt ore pe zi ca meserie full time si analizau datele colectate pentru a masura precis aceste stele. Practic, daca am inteles corect, sunt primele femei angajate in masa cu acte in regula de o universitate.

[AlexandruLazar]

Stelele variabile despre care e vorba în documentar sunt cefeidele de tip I (mai există și unele de tip II, sărace în metale). La momentul acela se cunoștea de relativ puțină vreme, dar cu mare exactitate, existența lor, datorită în principal lui Henriettei Leavitt care a observat că exista o relație foarte bine stabilită între luminozitatea aparentă și perioada de variație a acestui tip de stele. Ca o curiozitate, primul ei articol pe această temă se găsește aici: http://www.adsabs.harvard.edu/abs/1908AnHar..60...87L

De-a lungul timpului s-au folosit mai multe variante ale relațiilor de legătură între luminozitate (corespunzător diverselor dificultăți ale instrumentelor  ) dar cea care se folosește la ora actuală este așa:

[tex]M_v = -2.81 \log_{10}(P) - (1.43 \pm 0.1) \,[/tex]

unde P este perioada de variație în zile iar [tex]M_v[/tex] magnitudinea absolută. Relația nu e determinată prin estimare teoretică ci pe bază empirică. Forma originală a ecuatiilor nu o știu, asta se folosește incepând de prin '97 dacă tin bine minte, pe baza măsurătorilor realizate de satelitul Hipparchos.

De aici e simplu, magnitudinea absolută și magnitudinea aparentă sunt legate prin:

[tex] M_v = m - 5 (\log_{10}{(D_L)} - 1)[/tex]

unde [tex]m[/tex] este magnitudinea aparentă iar [tex]D_L[/tex] este distanța în parseci. Pentru obiecte foarte îndepărtate sau foarte grele e un pic mai greu (distanța trebuie corectată pentru a ține seama de efecte relativiste, deplasarea spre roșu cosmologică ș.a.m.d.) dar toate astea se pot rezolva.

Mecanismul prin care se produce variația se numește supapa lui Eddington, o explicație simplă și o animație poți găsi aici: http://www.kcvs.ca/martin/astro/course/lectures/winter/var.htm . Acolo găsești și niște exemple de calcul care sunt în principiu mai simplu de urmărit dar folosesc o serie de mărimi derivate -- relațiile pe care le-am scris mai sus cred că sunt mai ușor de înghițit pentru că folosesc mărimi mai cunoscute.

[morpheus]

Multumesc Alexandru. Nu cred ca se putea da un raspuns mai "la obiect" decat al tau.

Ca o curiozitate, tot din zona asta...in afara de metoda care uzeaza de paralaxa stelara,
cea prin intermediul cefeidelor si cea care estimeaza distantele pe baza deplasarii spre rosu,
ce alte metode de determinare a distantelor cosmice mai exista?

[AlexandruLazar]

Mă apucasem să scriu un post lung dar mai bine uită-te aici: http://www.astro.ucla.edu/~wright/distance.htm . Acuma l-am găsit și cuprinde toate metodele pe care vroiam să le scriu. Dacă ai întrebări despre vreuna, shoot 

[morpheus]

Mă apucasem să scriu un post lung dar mai bine uită-te aici: http://www.astro.ucla.edu/~wright/distance.htm . Acuma l-am găsit și cuprinde toate metodele pe care vroiam să le scriu. Dacă ai întrebări despre vreuna, shoot 

Super sinteza si foarte tare cum se termina metodele odata cu literele alfabetului (ori invers, in fine) 

Multumesc pentru link!