Betapa jauhnya Betelgeuse?

Betelgeuse bintang, seperti yang dilihat dalam cahaya ultraviolet oleh Teleskop Angkasa Hubble. Tempat putih yang cerah mungkin salah satu tiang bintang ini. Imej melalui NASA / ESA.

Tidak lama selepas saya menulis dahulu untuk EarthSky mengenai kemungkinan bahawa Betelgeuse bintang mungkin meletupkan suatu hari nanti, saya menyedari bahawa jarak yang saya gunakan untuk Betelgeuse - bintang kesembilan-terang di langit malam dan yang paling terang di buruj Orion the Hunter - telah menjadi ketinggalan zaman. Oleh itu, inilah kata ringkas tentang bagaimana jarak bintang ditentukan (yang juga membetulkan anggaran jarak awal untuk Betelgeuse). Kebenaran adalah, mencari jarak hingga bintang yang terdekat tidaklah mudah.

Ahli astronomi Yunani kuno tahu bagaimana mencari jarak untuk bintang terdekat, tetapi mereka tidak boleh melakukannya, kerana mereka tidak mempunyai teknologi. Cukuplah, banyak orang menggunakan sesuatu seperti konsep yang sama - konsep paralaks, digunakan untuk mencari jarak kepada bintang-bintang yang berdekatan - setiap hari tanpa memikirkannya.

Pandangan anda membuat perbezaan! Foto melalui CfA.

Inilah yang kita lakukan, pada skala manusia. Pegang ibu jari anda dengan panjang lengan dan lihat dengan hanya satu mata. Perhatikan kedudukan ibu jari anda dengan latar belakang, nyatakan pagar di halaman belakang anda, satu deretan pokok atau bangunan yang jauh. Kemudian dengan cepat beralih ke mata yang lain. Anda perlu ambil perhatian bahawa ibu jari anda sepertinya berjoging sedikit ke satu pihak atau yang lain.

Itulah kerana anda melihat ibu jari anda dengan dua mata yang berbeza dipisahkan oleh beberapa inci (atau sentimeter), melihat pandangan yang sedikit berbeza dengan masing-masing.

Biasanya otak kita menyatukan dua pandangan, dan itulah sebabnya kita mempunyai visi stereoskopik dan persepsi mendalam. Otak menghitung jarak berdasarkan berapa pandangannya berbeza. Ia sama dengan bagaimana seorang juru ukur boleh mengukur jarak ke objek yang menggunakan triangulasi.

Otak kita melakukan ini secara automatik.

Contoh triangulasi. Secara matematik, jika anda dapat mengukur sudut parallax sesuatu objek apabila dilihat dari dua lokasi berbeza yang dipisahkan oleh jarak yang diketahui, anda dapat menghitung jarak ke objek. Imej melalui Wikimedia Commons.

Orang dahulu berfikir, betul, bahawa konsep ini boleh digunakan untuk menentukan jarak kepada bintang. Daripada menggunakan pandangan dari dua mata manusia, mereka memilih untuk membuat pemerhatian berasingan dari dua lokasi berbeza.

Tetapi ahli astronomi kuno tidak dapat berfungsi. Tidak kira sejauh mana mereka memperluaskan jarak antara kedua-dua pemerhatian, pandangan dari satu tempat kelihatan sama seperti pandangan dari yang lain. Mereka gagal, tetapi mereka menyimpulkan dengan tepat bahawa sudut mesti sangat kecil, dan bintang-bintang itu sangat jauh sekali!

Semua pengukuran parallax cemerlang (dan penentuan jarak ke bintang) gagal sehingga ahli astronomi Jerman Friedrich Bessel berjaya pada tahun 1838. Bukan hanya matanya, dia menggunakan teleskop. Dan bukannya jarak antara matanya, garis dasarnya ialah diameter orbit Bumi.

Dia mencapai dasar yang besar ini dengan mengukur sekali, dan sekali lagi 6 bulan kemudian apabila Bumi berada di sisi lain di orbitnya, jarak kira-kira 186 juta batu (300 juta km).

Walaupun begitu, dia nyaris tidak dapat membuat sesaran sudut kecil. Tetapi sudah cukup untuk menentukan jarak 11 tahun cahaya kepada bintang berdekatan yang dipanggil 61 Cygni.

Apabila menggunakan teknik parallax cemerlang untuk mencari jarak bintang, mungkin menggunakan orbit Bumi sebagai garis dasar. Ilustrasi melalui Wikipedia.

Dari masa Bessel sehingga tahun 1980-an, hanya beberapa ribu paralaks telah ditentukan. Proses ini dihalang oleh beberapa faktor termasuk sudut yang sangat kecil yang terlibat, ketidaksempurnaan dalam instrumen dan mungkin paling penting, keringkasan atmosfera Bumi. Pemerhatian dari bumi, walaupun dari lokasi yang sangat jelas dan gelap seperti padang pasir dan puncak gunung, kabur oleh gangguan dari atmosfera. Ia agak seperti melihat dari bahagian bawah kolam renang.

Pada tahun 1989, Agensi Angkasa Eropah (ESA) melancarkan satelit dengan teleskop di atas selimut udara kabur Bumi. Ia dipanggil Hipparcos, yang dinamakan sempena ahli astronomi Yunani yang terkenal, Hipparchus, yang menggunakan trigonometri dengan masalah jarak jauh lebih dari 2, 000 tahun yang lalu.

Selama beberapa tahun pemerhatian, Hipparcos menyediakan data paralaks dan jarak jauh untuk lebih daripada 100, 000 bintang yang hampir berdekatan.

Ini membawa saya kembali kepada sebab untuk jawatan ini. Data Hipparcos yang asal memberikan paralaks Betelgeuse sebanyak 7.63 milliarcseconds, iaitu kira-kira sejuta lebar lebar bulan penuh. Ini sama dengan jarak Betelgeuse kira-kira 430 tahun cahaya.

Kajian seterusnya mendapati ralat dalam kaedah mengurangkan data untuk bintang-bintang berubah seperti Betelgeuse. Satu usaha untuk membetulkan kesilapan tersebut ialah 5.07 milliarcseconds. Menggunakan angka ini, Betelgeuse adalah sekitar 643 plus atau tolak 46 tahun cahaya. Ini mungkin anggaran terkini yang paling tepat setakat ini, dan sejauh mana Google akan menunjukkan kepada anda jika anda menulis "jarak ke Betelgeuse" di bar carian Google.

Jadi mengukur jarak bintang masih - masih - keras.

Tetapi anggaplah ruang itu luas, dan objek-objek di dalam ruang adalah kecil berbanding. Untuk memberikan skala di sini, jika matahari kita adalah saiz pelet yang digunakan dalam senapang BB, Betelgeuse akan menjadi kira-kira saiz Toyota Camry, dan terletak hampir 12, 500 mil (20, 000 km) jauhnya!

Betelgeuse adalah bintang kedua paling terang di buruj Orion the Hunter yang terkenal dengan baik untuk tontonan di langit malam dari sekitar bulan Disember hingga Mac setiap tahun.

Bottom line: Menemui jarak hingga ke bintang terdekat tidak mudah. Begini bagaimana ia dilakukan, dan mengapa jarak ke Betelgeuse bintang yang terkenal perlu diubahsuai dari 430 tahun cahaya ke 643 tahun cahaya (ditambah atau tolak 46 tahun cahaya).