Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Современный рекорд установлен при помощи древнего метода

   Метод определения расстояния до недоступного объекта (например, до находящегося за рекой) был известен с глубокой древности. Он продолжает использоваться до сих пор.

   Астрономы этим способом определили расстояние до области звездообразования, находящейся на диаметрально противоположном Солнцу краю нашей Галактики:  6,6*100 000 000 000 000 000 км.

   Способ оценки  неприступного расстояния состоит в том, что в доступном месте промеряют отрезок прямой линии (базис) и с ее концов измеряют углы между этой линией и направлением на недоступный объект. По известной стороне и двум прилегающим к ней углам находят длину двух других сторон (или медианы) треугольника. Это и есть расстояние до наблюдаемого пункта. Третий угол называется параллактическим,  это угол кажущегося смещения недоступного предмета при реальном смещении наблюдателя вдоль базиса.

   Величина параллактического угла зависит от двух условий. Во-первых , этот угол тем меньше, чем меньше базис. Во- вторых, он тем меньше, чем дальше расположен недоступный объект.

   Еще Аристарх Самосский (около 200 г. до н.э.) предлагал таким способом измерить расстояние до звезд. Но оказалось, что звезды так далеки, что даже с самых больших доступных в то время базисов смещение звезд заметить не удавалось.

     Параллактическое смещение звезд впервые увидел  Джеймс Брадлей в 18 веке. Примерно через 100 лет В. Струве и затем Ф. Бессель, принимая диаметр орбиты Земли за базис, оценили параллаксы многих звезд, они все оказались меньше одной секунды дуги. Позже было принято условие, что за параллакс звезды принимается  угол, стороны которого опираются не  на диаметр, а на радиус земной орбиты, на одну астрономическую единицу.

   Новые возможности открылись с запуском искусственных спутников Земли. КА Hipparcos оценил расстояния более чем до 100 000 звезд, а параллаксы измерял с точностью (10^-3) секунды дуги.  КА Gaia благодаря усовершенствованным приборам и базису, почти равному диаметру орбиты Земли (КА Gaia находится в точке либрации L2, радиус  его орбиты 1.01 а.е.), оценивает параллаксы многих миллионов звезд с точностью (10^-4) – (10^-5) угловой секунды.

   Измерения расстояний при помощи параллаксов  возможны только до сравнительно близких звезд. Чтобы «пройти дальше» из их числа выбираются звезды с похожими физическими характеристиками, например, сверхновые типа 1А. Считатся, что не только избранные, но все звезды этого типа имеют одинаковую свойственную им светимость.  Поэтому колоссальные расстояния до галактик, в которых имеются такие звезды, оцениваются по наблюдаемому ослаблению яркости сверхновых звезд типа 1А.  Подобные оценки  гораздо менее надежны, чем метод тригонометрических  параллаксов, который считается методом непосредственного измерения расстояний.

   Рекордное расстояние методом тригонометрического параллакса было достигнуто группой немецких и американских астрономов.  Они оценили расстояние до мазерного источника, расположенного на диаметрально противоположной Солнцу окраине Галактики.

 

   Его излучение проходит сквозь массы межзвездного газопылевого вещества и поэтому метод оценки расстояния по ослаблению яркости источника неприемлим. (Расстояния до внегалактических объектов измеряются на больших галактических широтах, чтобы излучение источника не пересекало экваториальный диск Галактики.) Чтобы измерить такое расстояние методом тригонометрического параллакса, необходим самый большой возможный базис. Даже высота апогея  КА Радиоастрона, занесенная в книгу рекордов Гиннесса, 350 000 км, гораздо меньше диаметра земной орбиты (300 000 000 км).  Это пока наибольший, доступный землянам, базис.

   В октябре 2017 г. было измерено рекордное расстояние методом тригонометрического параллакса, базисом служил диаметр земной орбиты, а для измерения  углов использовался радиоинтерферометр  с очень большой базой.

   В наблюдаемой области звездообразования G 007,47+00,05  источниками   сантиметрового радиоизлучения служат молекулы воды и метанола. Их яркостная температура достигает (10^14) – (10^16) Кельвина  (миллионов миллиардов). Но молекулы при такой высокой температуре существовать не могут, они должны превратиться в плазму. О том, что температура в действительности гораздо ниже, свидетельствует то, что линии излучения  узкие – значит, тепловые скорости излучающих атомов очень малы. По наблюдаемой ширине линий кинетическая температура  - всего порядка 10 К. Ясно, что излучение – не тепловое, а мазерное.

   Что излучает? В холодном молекулярном облаке возникают центры уплотнения, более крупные раньше превращаются в звезды, окутанные газопылевым веществом, коконами. Разогреваясь, звезды ионизируют ближайшие слои газа, разрывают коконы и рассеивают их в окружающем пространстве молекулярного облака.  Некоторые остатки коконов и превращаются в мазеры. Накачкой для них служит инфракрасное излучение еще не превратившихся в звезды протозвезд. Это огромные шары, размеры которых в десятки раз больше Солнечной системы и которые разогрелись всего до 2-х – 3-х тысяч градусов. Их инфракрасное излучение и служит основным источником накачки мазеров.

   В холодных молекулярных облаках обнаружены десятки видов молекул. Особенно интересна наблюдавшаяся 6-атомная молекула метанола,  так как она служит составной частью более сложных органических молекул.

   Программа будущих наблюдений содержит сотни областей звездообразования, в которых излучают мазеры, с целью изучения строения Галактики. Ведь мы находимся внутри нее, а окружающее вещество для видимого света почти непрозрачно. Радиоволны в меньшей степени поглощаются и рассеиваются межзвездной средой.

   При наблюдаемой яркости источников и чувствительности использовавшихся радиоприемников наземной интерферометрической системы VLBA достигнута точность измерения параллактического угла в миллионную долю секунды дуги, это позволило измерить расстояние в 66000 световых лет.