Πώς μετράτε την απόσταση στο διάστημα και ποιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των τεράστιων αποστάσεων μεταξύ των ουράνιων αντικειμένων;
1. Parallax:
* Αρχή: Αυτή η μέθοδος βασίζεται στην φαινομενική μετατόπιση της θέσης ενός αντικειμένου όταν παρατηρείται από δύο διαφορετικές θέσεις. Φανταστείτε να κρατάτε ένα δάχτυλο μπροστά από το πρόσωπό σας και να το κοιτάξετε με κάθε μάτι χωριστά - το δάχτυλό σας φαίνεται να μετατοπίζεται στο φόντο. Ομοίως, οι αστρονόμοι παρατηρούν ένα αστέρι από δύο σημεία στην τροχιά της Γης έξι μήνες (όταν η Γη βρίσκεται στις αντίθετες πλευρές του ήλιου) και μετρεί τη μικροσκοπική μετατόπιση της φαινομενικής της θέσης.
* εύρος: Αυτή η μέθοδος λειτουργεί καλύτερα για σχετικά κοντινά αστέρια, μέχρι μερικές χιλιάδες έτη φωτός μακριά.
* Περιορισμοί: Για πιο μακρινά αστέρια, η γωνία parallax γίνεται πολύ μικρή για να μετρηθεί με ακρίβεια.
2. Τυπικά κεριά:
* Αρχή: Ορισμένοι τύποι αστεριών, όπως τα αστέρια μεταβλητών Cepheid και ο τύπος Ia Supernovae, έχουν μια γνωστή και προβλέψιμη φωτεινότητα. Οι αστρονόμοι μπορούν να μετρήσουν την φαινομενική φωτεινότητα αυτών των αντικειμένων και, γνωρίζοντας την εγγενή φωτεινότητα τους, υπολογίζουν την απόσταση τους.
* εύρος: Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις από το Parallax, φθάνοντας σε εκατομμύρια έτη φωτός.
* Περιορισμοί: Βασίζεται στην υπόθεση ότι η εγγενής φωτεινότητα αυτών των αντικειμένων είναι σταθερή και καλά κατανοητή. Μπορεί να υπάρχουν αβεβαιότητες σε αυτές τις υποθέσεις.
3. Redshift:
* Αρχή: Το φως από μακρινούς γαλαξίες τεντώνεται ή μετατοπίζεται προς το κόκκινο άκρο του φάσματος λόγω της επέκτασης του σύμπαντος. Η ποσότητα του redshift είναι ανάλογη προς την απόσταση του γαλαξία.
* εύρος: Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις, δισεκατομμύρια έτη φωτός.
* Περιορισμοί: Υποθέτει έναν συνεπή ρυθμό επέκτασης του σύμπαντος, το οποίο μπορεί να ποικίλει με την πάροδο του χρόνου και του χώρου.
4. Σχέση Tully-Fisher:
* Αρχή: Αυτή η μέθοδος σχετίζεται με την ταχύτητα περιστροφής ενός σπειροειδούς γαλαξία στη φωτεινότητα της (εγγενής φωτεινότητα). Με τη μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής (μέσω της μετατόπισης Doppler), οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν τη φωτεινότητα του γαλαξία και στη συνέχεια να καθορίσουν την απόσταση του.
* εύρος: Αυτή η μέθοδος είναι αποτελεσματική για τους σπειροειδείς γαλαξίες μέσα σε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός.
* Περιορισμοί: Βασίζεται στην υπόθεση ότι η σχέση μεταξύ της ταχύτητας περιστροφής και της φωτεινότητας είναι σταθερή για όλους τους σπειροειδείς γαλαξίες.
5. Διακύμανση φωτεινότητας επιφάνειας:
* Αρχή: Αυτή η μέθοδος αναλύει τις παραλλαγές της φωτεινότητας της επιφάνειας ενός γαλαξία που προκαλείται από τα μεμονωμένα αστέρια μέσα σε αυτό. Η ποσότητα της διακύμανσης εξαρτάται από την απόσταση του γαλαξία.
* εύρος: Είναι χρήσιμο για τους γαλαξίες μέχρι μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός.
* Περιορισμοί: Απαιτεί μια εικόνα υψηλής ανάλυσης του γαλαξία και μπορεί να είναι ευαίσθητη στην εσωτερική δομή του γαλαξία.
6. Βαρβική φακή:
* Αρχή: Τα μαζικά αντικείμενα όπως οι γαλαξίες ή οι συστάδες γαλαξιών λυγίζουν το μονοπάτι του φωτός που περνάει κοντά τους, μεγεθύνοντας και παραμορφώνοντας τις εικόνες πιο μακρινών αντικειμένων. Με την ανάλυση του μοτίβου παραμόρφωσης, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν την απόσταση από το αντικείμενο φόντου.
* εύρος: Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εξαιρετικά απομακρυσμένα αντικείμενα, δισεκατομμύρια φωτεινά έτη μακριά.
* Περιορισμοί: Απαιτεί προσεκτική ανάλυση του αποτελέσματος του φακού και μπορεί να είναι πολύπλοκη για την ερμηνεία.
Αυτές οι μέθοδοι συνεργάζονται για να ζωγραφίσουν μια ολοκληρωμένη εικόνα των τεράστιων αποστάσεων στο σύμπαν. Οι αστρονόμοι βελτιώνουν συνεχώς αυτές τις τεχνικές και διερευνούν νέες, πιέζοντας συνεχώς τα όρια της κατανόησης του Κόσμου.
