Правильное движение - Proper motion
Собственное движение является астрометрической мерой наблюдаемых изменений в видимых местах в звездах или других небесных объектов в небе, как видно из центра масс в Солнечной системе , по сравнению с абстрактным фоне более далеких звезд .
Компоненты собственного движения в экваториальной системе координат (для данной эпохи , часто J2000.0 ) задаются в направлении прямого восхождения ( μ α ) и склонения ( μ δ ). Их совокупное значение вычисляется как полное собственное движение ( μ ). Она имеет размеры от угла за время , обычно секунды дуги за год или в год угловых миллисекунд.
Знание правильного движения, расстояния и радиальной скорости позволяет вычислить движение объекта из системы отсчета нашей звездной системы и его движение из галактической системы отсчета - то есть движение относительно Солнца, и путем преобразования координат , что в системе отсчета. уважение к Млечному Пути .
Вступление
На протяжении столетий кажется, что звезды сохраняют почти фиксированное положение относительно друг друга, так что они образуют одни и те же созвездия в течение исторического времени. Например, Большая Медведица или Крюк сейчас выглядят почти так же, как и сотни лет назад. Тем не менее, точные долгосрочные наблюдения показывают , что созвездия меняют форму, хотя и очень медленно, и что каждая звезда имеет независимое движение .
Это движение вызвано движением звезд относительно Солнца и Солнечной системы . Солнце движется по почти круговой орбите ( солнечный круг ) вокруг центра галактики со скоростью около 220 км / с в радиусе 8000 парсеков (26000 световых лет) от Стрельца A *, который можно принять за скорость вращение самого Млечного Пути на этом радиусе.
Любое собственное движение - это двумерный вектор (поскольку он исключает составляющую направления луча зрения) и имеет две величины или характеристики: его позиционный угол и его величину . Первый - это направление собственного движения на небесной сфере (0 градусов означает движение на север, 90 градусов означает движение на восток (слева на большинстве карт звездного неба и изображений космического телескопа) и т. Д.), А второй - его величина, обычно выражаемая в угловых секундах в год (символы: угловые секунды / год, как / год, ″ / год, ″ год −1 ) или миллисекундах в год (символы: угловые секунды / год, массекунды в год −1 ).
В качестве альтернативы собственное движение можно определить по годовым угловым изменениям прямого восхождения ( μ α ) и склонения ( μ δ ) звезды , используя при их определении постоянную эпоху .
В компонентах правильного движения по соглашению приезжаны в следующем образе . Предположим, что объект перемещается из координат (α 1 , δ 1 ) в координаты (α 2 , δ 2 ) за время Δ t . Собственные движения даются:
Величина собственного движения μ определяется теоремой Пифагора :
- технически сокращенно:
где δ - склонение. Фактор в cos 2 δ учитывает расширение линий (часов) прямого восхождения от полюсов, cos δ , равный нулю для гипотетического объекта, зафиксированного на небесном полюсе по склонению. Таким образом, дается коэффициент, чтобы свести на нет обманчиво большую скорость на восток или запад (угловое изменение α ) в часах прямого восхождения, чем дальше он будет к воображаемым бесконечным полюсам, выше и ниже оси вращения Земли, в небе. . Изменение μ α , которое необходимо умножить на cos δ, чтобы стать компонентом собственного движения, иногда называют «собственным движением по прямому восхождению», а μ δ - «собственным движением по склонению».
Если собственное движение по прямому восхождению было преобразовано в cos δ , результат обозначается μ α * . Например, результаты правильного движения в прямом восхождении в каталоге Hipparcos (HIP) уже преобразованы. Следовательно, отдельные собственные движения по прямому восхождению и склонению эквивалентны для прямых вычислений различных других звездных движений.
Позиционный угол θ связан с этими компонентами следующим образом:
Движение в экваториальных координатах можно преобразовать в движения в галактических координатах .
Примеры
Для большинства звезд, наблюдаемых на небе, наблюдаемые собственные движения малы и ничем не примечательны. Такие звезды часто либо тусклые, либо находятся на значительном удалении, имеют изменения менее 0,01 дюйма в год и, кажется, не перемещаются заметно на протяжении многих тысячелетий. Некоторые из них обладают значительными движениями и обычно называются звездами с высоким собственным движением. Движение также может происходить в почти случайных направлениях. Две или более звезды, двойные звезды или рассеянные звездные скопления , которые движутся в одинаковых направлениях, демонстрируют так называемое общее или общее собственное движение (или cpm.), Предполагая, что они могут быть связаны гравитацией или разделять подобное движение в пространстве.
Звезда Барнарда имеет самое большое собственное движение из всех звезд, движущееся со скоростью 10,3 ″ год −1 . Большое собственное движение обычно указывает на то, что объект находится близко к Солнцу. Это верно для звезды Барнарда, находящейся на расстоянии около 6 световых лет от нас. После Солнца и системы Альфа Центавра это ближайшая известная звезда. Это красный карлик с видимой величиной 9,54, поэтому он слишком тусклый, чтобы увидеть его без телескопа или мощного бинокля. Из звезд, видимых невооруженным глазом (консервативно ограничивая невооруженную визуальную величину до 6,0), 61 Лебедя A (величина V = 5,20) имеет самое высокое собственное движение при 5,281 ″ год -1 , не считая Грумбриджа 1830 (величина V = 6,42), собственно движение: 7.058 ″ год -1 .
Собственное движение на 1 угловую секунду в год на расстоянии 1 светового года соответствует относительной поперечной скорости 1,45 км / с. Поперечная скорость звезды Барнарда составляет 90 км / с, а ее лучевая скорость - 111 км / с (перпендикулярно (под углом 90 ° вправо), что дает истинное или «космическое» движение 142 км / с. Истинное или абсолютное движение - это труднее измерить, чем собственное движение, потому что истинная поперечная скорость включает произведение собственного движения на расстояние.Как показывает эта формула, истинные измерения скорости зависят от измерений расстояния, что в общем случае затруднительно.
В 1992 году Ро Аквилла стала первой звездой, чье обозначение Байера было аннулировано, переместившись в соседнее созвездие - теперь оно находится в Дельфине .
Полезность в астрономии
Звезды с большими собственными движениями обычно находятся поблизости; большинство звезд находятся достаточно далеко, поэтому их собственное движение очень мало, порядка нескольких тысячных долей дуги в год. Можно построить почти полные выборки звезд с высоким собственным движением, сравнивая снимки фотографического обзора неба, сделанные с разницей в много лет. Sky Survey Palomar является одним из источников таких изображений. В прошлом поиск объектов с высокой собственной подвижностью проводился с использованием моргающих компараторов для визуального изучения изображений, но современные усилия используют такие методы, как дифференцирование изображений, для сканирования оцифрованных изображений. Поскольку любые ошибки отбора в этих обзорах хорошо изучены и поддаются количественной оценке, исследования подтвердили большее количество невидимых звезд и сделали выводы о приблизительном количестве невидимых звезд, что выявляет и подтверждает большее количество, например, путем их дальнейшего изучения, независимо от яркости. Исследования такого рода показывают, что большинство ближайших звезд по своей природе тусклые и имеют малые угловые размеры, например красные карлики .
Измерение собственных движений большой выборки звезд в далекой звездной системе, такой как шаровое скопление, можно использовать для вычисления полной массы скопления с помощью оценщика массы Леонарда-Мерритта . Вместе с измерениями лучевых скоростей звезд можно использовать собственные движения для вычисления расстояния до скопления.
Собственные движения звезд использовались, чтобы сделать вывод о наличии сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Предполагается, что эта черная дыра представляет собой Sgr A * с массой 4,2 × 10 6 M ☉ (массы Солнца).
Собственные движения галактик в Местной группе подробно обсуждаются в Röser. В 2005 году было выполнено первое измерение собственного движения галактики Треугольник M33, третьей по величине и единственной обычной спиральной галактики в Местной группе, расположенной на 0,860 ± 0,028 Мпк за пределами Млечного Пути. Движение Галактики Андромеды было измерено в 2012 году, а столкновение Андромеды и Млечного Пути предсказывается примерно через 4,5 миллиарда лет. Собственное движение галактики NGC 4258 (M106) в группе галактик M106 было использовано в 1999 году для определения точного расстояния до этого объекта. Были проведены измерения радиального движения объектов в этой галактике, движущихся прямо к нам и от нас, и если предположить, что это же движение применимо к объектам, имеющим только собственное движение, наблюдаемое собственное движение предсказывает расстояние до галактики7,2 ± 0,5 Мпк .
История
Правильное движение подозревалось ранними астрономами (согласно Макробиусу , 400 г. н.э.), но доказательства не были предоставлены до 1718 года Эдмундом Галлеем , который заметил, что Сириус , Арктур и Альдебаран находились более чем на полградуса от позиций, отмеченных древнегреческим астрономом. Гиппарх примерно 1850 лет назад.
Используемое меньшее значение «надлежащего», возможно, датировано английским (но не историческим и не устаревшим при использовании в качестве постположительного слова , как «собственно город»), означающего «принадлежащий» или «собственный». «Неправильное движение» будет относиться к воспринимаемому движению, которое не имеет ничего общего с внутренним курсом объекта, например, из-за прецессии земной оси и незначительных отклонений, нутаций в пределах 26000-летнего цикла.
Звезды с высоким собственным движением
Ниже приведены звезды с наибольшим собственным движением из каталога Hipparcos . Он не включает такие звезды, как звезда Тигардена , которые слишком тусклые для этого каталога. Более полный список звездных объектов можно составить, выполнив критериальный запрос в астрономической базе данных SIMBAD .
# | Звезда | Правильное движение | Радиальная скорость (км / с) |
Параллакс (угловые секунды) |
Расстояние в парсеках ( ) | |
---|---|---|---|---|---|---|
μ α · cos δ (мсек / год) |
μ δ (мсек / год) |
|||||
1 | Звезда Барнарда | -798,58 | 10328,12 | −110,51 | 0,54831 | 1,82 |
2 | Звезда Каптейна | 6505,08 | -5730,84 | +245,19 | 0,25566 | 3,91 |
3 | Грумбридж 1830 | 4003,98 | -5813,62 | -98,35 | 0,10999 | 9.09 |
4 | Лакайль 9352 | 6768,20 | 1327,52 | +8,81 | 0,30526 | 3,28 |
5 | Глиз 1 (CD -37 15492) (GJ 1) | 5634,68 | −2337,71 | +25,38 | 0,23042 | 4,34 |
6 | HIP 67593 | 2118,73 | 5397,57 | -4,4 | 0,18776 | 5,33 |
7 | 61 Лебедь A и B | 4133,05 | 3201,78 | -65,74 | 0,286 | 3,50 |
8 | Лаланд 21185 | -580,27 | -4765,85 | -84,69 | 0,39264 | 2,55 |
9 | Эпсилон Инди | 3960,93 | -2539,23 | -40,00 | 0,27606 | 3,62 |
Цифра для HIP 67593 почти наверняка является ошибкой, вероятно потому, что у звезды есть относительно близкий более яркий визуальный двойной компаньон; движение между изображениями DSS2 и SDSS9 меньше. Gaia измерила гораздо меньшее собственное движение для своего Data Release 2, но 15-кратный параллакс между ним и его вероятным спутником по общему собственному движению HIP 67594. Согласование его расстояния и движения придется подождать, пока Data Release 3, как ожидается, будет хорошо проанализирован объекты с очень высоким собственным движением.
Смотрите также
- Система небесных координат
- Кривая вращения галактики
- Оценщик массы Леонарда-Мерритта
- Млечный Путь
- Пекулярная скорость
- Радиальная скорость
- Относительная скорость
- Солнечная вершина
- Космическая скорость (астрономия)
- Интерферометрия с очень длинной базой