Calcular distancia a las estrellas

Estaba viendo una conferencia de Carl Sagan. Habló sobre calcular la distancia a las estrellas; me interesó aprender más sobre el tema.

Hasta donde yo sé, se pueden usar la ley del cuadrado inverso y paralaje. ¿Alguien puede ampliar sobre estos? Específicamente con respecto a lo que podría hacer para medir la distancia de la Tierra a Proxima Centauri.

La respuesta actualmente aceptada no es relevante para encontrar la distancia a una estrella como Proxima Centauri.

Así es como funciona el paralaje. Mides la posición de una estrella en un campo de estrellas que están (presumiblemente) mucho más lejos. Lo haces dos veces, separadas por 6 meses. Luego calcula el ángulo que la estrella se ha movido contra sus estrellas de fondo. Este ángulo forma parte de un triángulo grande, con una base que es igual al diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. La trigonometría luego te dice cuál es la distancia como múltiplo de la distancia desde la Tierra hasta el Sol. [En la práctica, realiza muchas mediciones con cualquier separación en el tiempo y las combina todas.]

El "ángulo de paralaje" es en realidad la mitad de este desplazamiento angular, y se dice que una estrella está a 1 parsec de distancia si el ángulo de paralaje es de 1 segundo de arco. Entonces 1pc es 1 AU / m. Cuanto más grande es el paralaje, más cerca está la estrella.$\tan (\theta) = 3.08\times10^{16}$

El satélite Gaia actualmente está mapeando todo el cielo y estimará pequeños paralaje con precisiones de a 10 - 4 segundos de arco (dependiendo del brillo del objetivo) para aproximadamente mil millones de estrellas.$10^{-5}$$10^{-4}$

Parallax - como se ilustra en http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/21c/earth_universe/earth_stars_galaxiesrev4.shtml

Ahora, en realidad, es un poco más difícil que esto porque las estrellas también tienen un "movimiento adecuado" a través del cielo debido a su movimiento en nuestra galaxia en relación con el Sol. Esto significa que debe hacer más de dos mediciones para separar este componente del movimiento en el cielo. En el caso de Proxima Centauri, el movimiento contra las estrellas de fondo debido al movimiento adecuado es mayor que el paralaje. Pero los dos componentes se pueden ver y separar claramente (ver más abajo). Es (la mitad) la amplitud del movimiento curvo en la imagen de abajo que corresponde al paralaje. El movimiento adecuado es solo la tendencia lineal constante con respecto a las estrellas de fondo.

Imágenes HST del camino de Proxima Centauri contra estrellas de fondo. La curva verde muestra la trayectoria medida y predicha de la estrella contra el campo de fondo en los próximos años.

Las mediciones de paralaje funcionan mejor para las estrellas cercanas, porque el ángulo de paralaje es más grande. Para las estrellas más distantes o aquellas sin una medición de paralaje, hay una batería de técnicas. Para las estrellas aisladas, lo más común es intentar establecer qué tipo de estrella es, ya sea por su (s) color (es) o preferiblemente por un espectro que puede revelar su temperatura y gravedad. A partir de esto, se puede estimar cuál es la luminosidad absoluta del objeto y luego, a partir de su brillo observado, se puede calcular la distancia. Esto se conoce como paralaje fotométrico o paralaje espectroscópico .

Una forma de encontrar distancia a una colección de estrellas es esperar un RRLyrae en el grupo. Como las RRLyrae son velas estándar , puede usar la ley del cuadrado inverso para extraer la distancia.

Para objetos cercanos, el método de paralaje funciona perfectamente. Aunque para distancias más altas, se utilizan las velas estándar, como se mencionó anteriormente. El brillo de RR Lyrae, Supernovas tipo Ia, podría calcularse, por lo tanto, con la cantidad de luz que obtenemos de estos objetos, podemos estimar la distancia. Para objetos aún más lejanos, el método de desplazamiento al rojo se usa para calcular la distancia, donde se mide una transición de línea dada con una frecuencia dada (emisión de hierro, por ejemplo), y el cambio de frecuencia, causado por la expansión del universo (un fenómeno descrito matemáticamente) nos da una pista para la distancia del objeto.