gov-civil-vilareal.ptHvor langt unna er Pleiadene?
>Jeg har skrevet ganske mye nylig Gaia -oppdraget , men som min unnskyldning den siste utgaven av en enorm mengde andre generasjons data fra det rombårne observatoriet er revolusjonere mye grunnleggende astronomisk kunnskap.
Høres det storslått ut? Vel, det er ingen overdrivelse! Gaia måler nøyaktig posisjoner, bevegelser og farger på mer enn en milliard stjerner . Det er nesten ingen måte å gjøre det på uten å velte en grunnleggende forutsetning eller to.
For eksempel, Polaris er en spesiell type stjerne som vi bruker til å finne avstandene til andre galakser, og Gaia hjalp med å spikre hvor langt det er fra oss - selve grunnlaget for vår kosmiske avstandsstige - bedre enn noen gang før. Den fant en klynge av stjerner som tidligere var ukjent for oss, og løste et gammelt mysterium om en tilsynelatende dobbeltstjerne som har vært vondt i nakken på amatørastronomer i flere tiår.
Det er bare en smak, et napp, en underholde bouche . Det er mye mer, og hei, jeg har en haug med notater for flere artikler. Men det var en bestemt mysterium jeg var spent på at Gaia skulle løse, en som har brygget i mange år og faktisk er ganske viktig. Og det er enkelt å spørre:
Hvor langt unna er Pleiadene?
hva er dette er oss vurdert
Enkelt å spørre, men vanskelig - veldig vanskelig - å svare med en viss grad av nøyaktighet. Astronomer har prøvd å svare på dette spørsmålet lenge, og det gikk bra til det plutselig ikke gikk bra i det hele tatt. Ulike metoder gir forskjellige svar, og et nylig oppdrag som skulle hjelpe gjorde ting verre. Jeg håpet virkelig at Gaia ville sette spikeren i kisten til denne gåten, og det kan faktisk ha det ... men på noen måter, jeg frykter, har ting blitt merkeligere.
Et nydelig dypt bilde av Pleiadene, en stjerneklynge i nærheten. Kreditt: Robert Gendler
OK, først: The Pleaides*er en klynge med omtrent 1500 stjerner i stjernebildet Tyren. De færreste av dem danner en særegen dipperform (og blir ofte forvekslet med Little Dipper) og har omtrent samme lysstyrke, noe som gjør dem til et nydelig og slående syn. Kikkert avslører dusinvis av stjerner, og et teleskop hundrevis.
Hele stjernekoblingen er omtrent 440 lysår unna, noe som gjør den til en av de aller nærmeste stjerneklynger for oss, og det er derfor det er så tydelig på himmelen vår.
Det er kult av en rekke grunner. Alle stjernene i en klynge er født på samme tid og fra samme materiale, så forskjeller i utseende (lysstyrke og så videre) skyldes sannsynligvis massen alene. Det gjør det enklere å forstå hvordan de blir eldre. Når Pleiadene er veldig nære, betyr det at selv svakere medlemmer kan bli godt observert, noe som er mye vanskeligere for fjernere klynger, og hjelper oss å forstå hva som skjer i den lettere enden av masseskalaen. Du får en mer fullstendig oversikt over hel klynge, ikke bare de lysere, lettere å se stjernene, og den innsikten kan føre til bedre forståelse av alle klynger.
Avstanden til klyngen er viktig, for da kan du få absolutte tall, for eksempel hvor lysende stjernene er. Men den avstanden til Pleiadene er ikke godt bestemt. En rekke metoder har blitt brukt for å prøve å få avstanden til klyngen, noen gir en avstand på rundt 415 lysår til klyngesenteret, noen 470. Det er et bredt spekter. Selv om det står for den fysiske størrelsen på klyngen, som er godt over 50 lysår bred, er det en stor usikkerhet.
Det var håp om at dette ville bli løst en gang for alle når Hipparcos -satellitten begynte i virksomheten på begynnelsen av 90 -tallet. Men da dataene for Pleiadene kom tilbake, fant de en avstand på 380 lysår, langt nærmere enn tidligere resultater. Selv etter en stor omkalibrering av Hipparcos -data, falt den beregnede avstanden til nesten alle andre metoder. Det er nesten helt sikkert på grunn av en systematisk feil i Hipparcos -dataene, men den kontroversen pågår fortsatt i dag .
Skriv inn Gaia. Med sin enestående nøyaktighet burde den bokstavelig talt sette Pleiadene på plass.
Og det gjør det! Men så blir ting rart.
William Abramson , en astronom ved Centro Atómico Bariloche, CONICET og Instituto Balseiro i Argentina, undersøkte Gaia -resultatene for klyngen og publiserte nylig sine funn†. Jeg kontaktet ham om arbeidet hans, og vi har diskutert det i noen uker nå og prøvde å tolke resultatene.
I korte trekk brukte han Gaia -dataene til å isolere medlemmene i klyngen, ved å bruke forskjellige metoder for å ignorere forgrunns- og bakgrunnsstjerner (en metode som hadde blitt brukt i en tidligere studie ved bruk av første generasjon Gaia -data , for konsistens). Han fant nesten 1600 stjerner. Når han så på avstandene deres fra jorden og tok gjennomsnittet - som skulle gi senteret til klyngen - fikk han en avstand til klyngesenteret til 445,5 lysår . Bom! Dette er i samsvar med tidligere målinger ved bruk av andre metoder, faktisk nesten midt i dem, og synes tydelig å vise at Hipparcos -målingen er feil.
Men…
Se hva som skjer når du lager en 3D -boksplott av stjernenes posisjoner:
Et 3D -plott av posisjonene til 1600 Pleiades -stjerner; de merkede aksene på toppen er plassert på himmelen, og den tredje aksen langs siden er avstand fra jorden (i parsecs; 1 stk = 3,26 lysår). Legg merke til at klyngen er langstrakt, og at de lyseste stjernene alle er på nærsiden av klyngen. Kreditt: Guillermo Abramson
Flere ting hopper ut. Boksen vises til å være omtrent 150 lysår på en side, men på grunn av begrensningen Abramson satte på medlemssøket, er klyngen mye mindre enn det, så den opptar bare den sentrale delen av figuren (størrelsen på ballen representerer lysstyrke, så større ball = lysere stjerne).
Likevel kan du se at klyngen ser ut til å være langstrakt! Det er et interessant resultat med en gang! En langstrakt form hadde blitt antydet i tidligere forskning , så det er greit. Jeg innrømmer også at jeg umiddelbart mistenkte at aksen, retningen på forlengelsen, så ut til å peke rett mot oss (i denne grafikken er retningen mot Jorden nede). Jeg liker ikke tilfeldigheter! Kan det være noe galt med dataene?
Som det skjer, for ikke lenge siden ble jeg kontaktet av Chris Anderson , produksjonsspesialist og observatoriekoordinator for Faulkner Planetarium i Idaho. Han hadde lest mine tidligere artikler om Gaia, og bemerket at den nye utgivelsen av data kan bidra til å løse Pleiades -avstandsproblemet! Jeg fortalte ham at jeg allerede jobbet med det, og så på forlengelsen av klyngen som et potensielt problem.
Så fortalte han meg noe jeg ikke visste: Mange klynger er langstrakte , og dessuten er de langstrakte på en slik måte at de peker mot midten av galaksen! Det er ingen tilfeldighet: Tyngdekraften til galaksen kan strekke klyngen og trekke på stjernene nærmere det galaktiske sentrum hardere enn stjernene på motsatt side - dette kalles galaktisk tidevann , og selv om den er svak, kan den være tilstrekkelig over størrelsen på en klynge for å forlenge den.
Jeg sjekket umiddelbart koordinatene til Pleiadene, og sikkert, de ligger ganske nær motsatt det galaktiske sentrum fra oss. Så hvis Melkeveien strekker klyngen, ville du forvente den forlengelsen for å peke mot oss. Fra Pleiadens synspunkt er vi på himmelen rett ved siden av det galaktiske sentrum!
Så det fikk meg til å føle meg bedre. Men så dukket det opp noe annet rart. Og det er relatert. Se igjen på plottet. De lyseste stjernene er de største ballene. Ser du noe rart med dem?
Alle ser ut til å falle langs en linje på nærsiden av klyngen, rettet rett mot oss.
Det er ganske rart. Det faktum at alle stjernene er på en linje som peker på oss, kan ha sammenheng med det galaktiske tidevannet, men jeg kan ikke tenke meg et fysisk scenario der de lyseste stjernene alle ville ligge på den ene siden av klyngen, og så langt fra senter. Vanligvis faller de mest massive stjernene (som er de lyseste) mot klyngesenteret. Hver gang to eller flere stjerner passerer hverandre mens de kretser rundt klyngesenteret, er nettoeffekten at mindre massive stjerner beveger seg mot utkanten av klyngen og de mer massive faller mot midten. Dette kalles dynamisk friksjon og er en ganske godt forstått prosess. Så dette er en hode-skraper.
Da jeg så dette, lurte jeg på om det var ekte. Kanskje er det noe i dataene som får det til å se ut som om alle de lyse stjernene var på nærsiden av klyngen!
Fra tidligere arbeid vet jeg tilfeldigvis at Gaia har problemer med å få målinger for veldig lyse stjerner; de oversvømmer detektorene med lys og gjør det vanskelig å måle posisjonene sine nøyaktig. Den lyseste Pleiaden, Alcyone, ligger rett ved denne grensen, så det vil sannsynligvis ha en ganske stor usikkerhet på avstand. Og faktisk når du ser på den faktiske målingen og feillinjen, kan Alcyone være alt fra 364 til 465 lysår unna oss! Det er mer sannsynlig å være på nærsiden av klyngen, men det kan også være på den andre siden.
Imidlertid har de andre lyse Pleiadene - Atlas, Electra, Maia, Merope, Taygeta, Pleione og Asterope - alle mye lavere usikkerhet, og ser ut som de faktisk ligger på dette siden av klyngen. Så dette er det motsatte av hva du forventer, og jeg har ikke et lett svar på det. Abramson og jeg har diskutert det lenge, men vi er ikke sikre på hva vi skal gjøre med det; han skrev til og med om det på sin egen blogg . Kanskje en nærmere titt på dataene eller en mer grundig analyse av stjernenes interaksjon med hverandre vil avsløre en løsning på dette puslespillet.
Pleiadeklyngen pløyer tilfeldigvis gjennom en sky av gass og støv og varmer den opp nok til at den lyser i infrarødt, der den ble sett av WISE astronomiske observatorium. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/UCLA
En veldig ide der ute: Kanskje de lyseste medlemmene ... ikke er det. Medlemmer, altså. Når det skjer, passerer klyngen veldig nær en mørk sky av gass og støv, som lyser opp av de lyseste stjernene i Pleiadene; du kan se det på bildene av klyngen. Dette er bare en tilfeldighet; målinger av bevegelsene til klyngen og gassen viser at de beveger seg i forskjellige retninger, så de er ikke relatert. Men det får en til å lure på om kanskje de lyseste stjernene heller ikke er en del av klyngen, og tilfeldigvis bare er i nærheten av den på himmelen.
Dette slår meg som ekstremt lite sannsynlig. De har omtrent den samme bevegelsen (bevegelse over himmelen) som selve klyngen, noe som indikerer at de med stor sannsynlighet vil være en del av den. Noen av de lyseste stjernene har bevegelser som er litt borte fra den samlede klyngebevegelsen (akkurat som i en flokk med fugler kan en eller to fugler bevege seg litt raskere eller langsommere eller i en litt annen retning enn de andre), men ikke nok til at jeg kan rope 'j'accuse!' Du forventer det i en klynge av stjerner der de samhandler gravitasjonelt. Noen vil bli rykket og trukket i forskjellige retninger. Det vi ser der kan bare være den normale fordelingen av hastigheter.
Så der har du det. Det ser ut som om vi nå kjenner avstanden til Pleiades -senteret, og kan derfor spikre andre egenskaper av det mye bedre ... men noen ganske interessante mysterier gjenstår. Forhåpentligvis vil dette og videre studier føre til en dypere fysisk innsikt i klyngens natur, og vil også forklare hvorfor de lyseste stjernene ser ut til å justere seg for oss. Jeg vil veldig gjerne vite hvorfor dette er!
* Teknisk er dette ordet flertall, og entall er Pleiad, men det brukes også som en gruppe eller et kollektivt substantiv, så det er entall. Så kanskje Hvor langt unna er Pleiadene? er ikke så enkelt å spørre som jeg først trodde. I hvert fall grammatisk.
† Han publiserte dem i Forskningsnotater fra American Astronomical Society , hvor astronomer raskt kan legge ut korte (under 1000 ord) artikler om interessante forskningsbiter. Jeg vil merke at det ikke er fagfellevurdert. Tenk på dette som en kunngjøring av forskningen i stedet for et grundig fullverdig papir.
