Кіріспе
Астрономиядағы түсінік. Жұлдыздық параллакс – алыс жұлдыздардың фонында жақын жұлдыздың (немесе басқа да объектінің) орнының көрінетін өзгерісі (параллакс). Бұл, өз кезегінде, тригонометрия арқылы жұлдызға дейінгі қашықтықты анықтау әдісі, жұлдыздық параллакс әдісі болып табылады. Жердің орбиталық қозғалысының әртүрлі кезеңдерінен туындайтын, өте шағын байқалатын бұл өзгеріс, Жер орбитасында Күнге қарама-қарсы жақтарына келгенде, шамамен алты ай сайын ең жоғары мәнге жетеді, бұл байқаулар арасындағы базалық қашықтықтың шамамен екі астрономиялық бірлікке (АБ) тең болуын қамтамасыз етеді. Параллакс өзі осы ең жоғары мәннің жартысына тең деп есептеледі, яғни Жер мен Күннің әртүрлі орналасуынан туындайтын байқау өзгерісіне шамалас, базалық сызықтың бір астрономиялық бірлігі (АБ) құрайды. Жұлдыздық параллаксты анықтау өте қиын болғандықтан, оның болуы астрономияда көптеген жылдар бойы қызу талқылауларға түрткі болды. Томас Хендерсон, Фридрих Георг Вильгельм фон Струве және Фридрих Бессел 1832–1838 жылдары Альфа Центавр, Вега және 61 Лебедь жұлдыздары үшін алғашқы сәтті параллакс өлшемдерін жасады.
Stellar parallax is the apparent shift of position (parallax) of any nearby star (or other object) against the background of distant stars. By extension, it is a method for determining the distance to the star through trigonometry, the stellar parallax method. Created by the different orbital positions of Earth, the extremely small observed shift is largest at time intervals of about six months, when Earth arrives at opposite sides of the Sun in its orbit, giving a baseline distance of about two astronomical units between observations. The parallax itself is considered to be half of this maximum, about equivalent to the observational shift that would occur due to the different positions of Earth and the Sun, a baseline of one astronomical unit (AU). Stellar parallax is so difficult to detect that its existence was the subject of much debate in astronomy for hundreds of years. Thomas Henderson, Friedrich Georg Wilhelm von Struve, and Friedrich Bessel made first successful parallax measurements in 1832–1838, for the stars Alpha Centauri, Vega, and 61 Cygni.
Нұсқалар
Жұлдыздық параллакс көбінесе жылдық параллакс арқылы өлшенеді, ол Жер мен Күннен қарайтын жұлдыздың орнындағы айырмашылық ретінде анықталады, яғни Жердің Күнді айналатын орбитасының орташа радиусынан жұлдызға түсетін бұрыш. Парсек (3,26 жарық жылы) – жылдық параллакс 1 доға секундына тең болатын қашықтық ретінде анықталады. Жылдық параллакс әдетте Жер орбитасымен қозғалғанда жылдың әртүрлі уақыттарында жұлдыздың орнын бақылау арқылы өлшенеді. Бұл есептеулердегі бұрыштар өте кішкентай болғандықтан өлшеу қиын. Күнге ең жақын жұлдыз (сонымен қатар ең үлкен параллаксы бар жұлдыз) – Проксима Центавр, оның параллаксы 0,7685 ± 0,0002 доға секунды құрайды.
Алғашқы теория және тәжірибе
Жұлдыздық параллакс өте кішкентай болғандықтан, 19-ғасырға дейін оны байқау мүмкін болмады, ал оның көрінбейтіні ерте заманда гелиоцентризмге қарсы ғылыми дәлел ретінде пайдаланылды. Евклид геометриясынан жұлдыздар жеткілікті түрде алыс болса, бұл әсерді анықтау мүмкін емес екені белгілі, бірақ түрлі себептермен мұндай үлкен қашықтықтардың болуы да қиындық тудырды: Тихо Браге Коперниктің гелиоцентризміне басты қарсылығының бірі – байқалатын жұлдыздық параллакс жоқтығын ескеретін болсақ, Сатурн орбитасы мен сегізінші сфера (тұрақты жұлдыздар) арасында өте зор және мүмкін емес бос кеңістік болуы керек еді. Джеймс Брэдли 1729 жылы жұлдыздық параллакстарды өлшеуге алғашқы әрекет жасады. Жұлдыздың қозғалысы оның телескопы үшін тым шағын болды, бірақ ол оның орнына жарықтың абберациясын және Жер осінің нутациясын ашты, сондай-ақ 3222 жұлдызды тізімге енгізді.
19 және 20 ғасырлар
Жылдық параллакс өлшеуі ең жақын жұлдыздарға дейінгі қашықтықты анықтаудың алғашқы сенімді тәсілі болды. XIX ғасырдың екінші ширегінде технологиялық прогресс жұлдыздық параллакс өлшеулері үшін жеткілікті дәлдік пен нақтылықты қамтамасыз ететін деңгейге жетті. Джузеппе Каландерелли 1805 жылы жұлдыздық параллаксты байқап, Вега жұлдызы үшін 4 секундтық мән келтірді, бұл елеулі түрде жоғары бағалау болды. Алғашқы сәтті жұлдыздық параллакс өлшеулерін Томас Хендерсон 1832–1833 жылдары Оңтүстік Африканың Кейптаун қаласында жасады, ол ең жақын жұлдыздардың бірі – Альфа Центаврдың параллаксын өлшеді. 1835 және 1836 жылдар аралығында астроном Фридрих Георг Вильгельм фон Струве Дорпат университетінің обсерваториясында Веганың қашықтығын өлшеді және нәтижелерін 1837 жылы жариялады. Струвенің досы Фридрих Бессел 1837–1838 жылдары Кенигсберг обсерваториясында 61 Сигни жұлдызын гелиометр арқылы қарқынды бақылады және нәтижелерін 1838 жылы жариялады. Хендерсон өзінің нәтижелерін 1839 жылы Оңтүстік Африкадан оралғаннан кейін жариялады. Осы үш нәтиже, олардың екеуі сол кездегі ең жақсы құралдармен (Струве және Бессел қолданған Фраунгофердің үлкен рефракторы және Фраунгофердің гелиометрі) өлшенді, тарихта алғаш рет жұлдыздарға дейінгі сенімді қашықтық шкаласын орнатуға мүмкіндік берді. 1896 жылы Венадағы Куффнер обсерваториясында үлкен гелиометр орнатылды, ол басқа жұлдыздарға тригонометриялық параллакс арқылы қашықтықты өлшеу үшін қолданылды. 1910 жылға қарай ол басқа жұлдыздарға қатысты 16 параллакс қашықтығын есептеді, ол кезде ғылымға белгілі барлық 108 қашықтықтың ішінде. 1960 жылдардағы күрделі компьютерлік технологиялар жұлдыз каталогтарын тиімді жинауға мүмкіндік берді. 1980 жылдары зарядты құрылғылар (CCD) фототақталарды ығыстырып, оптикалық белгісіздікті бір миллисекундқа дейін төмендетті. Жұлдыздық параллакс басқа өлшеу әдістерін калибрлеу стандарты болып қала береді (Космикалық қашықтық сатысын қараңыз). Жұлдыздық параллаксқа негізделген қашықтықты дәл есептеу үшін Жерден Күнге дейінгі қашықтықты өлшеу қажет, ол қазір планеталардың бетінен радарлық шағылыс арқылы өте жоғары дәлдікпен белгілі.
Ғарыш астрометриясы
1989 жылы Hipparcos спутнигі негізінен жақын жұлдыздардың параллаксын және өз қозғалысын өлшеу үшін ұшырылды, бұл миллисекундтық дәлдікпен өлшенген жұлдыздық параллакстар санын мың есе арттырды. Дегенмен, Hipparcos спутнигі шамамен 1600 жарық жылы қашықтықтағы жұлдыздардың параллакс бұрыштарын ғана өлшеуге қабілетті, бұл Көше жолы галактикасының диаметріне қарағанда бір проценттен де аз. Хаббл телескопының WFC3 құралы 20-40 микродүйсенбі секундтық дәлдікке ие, бұл аз ғана жұлдыздардың қашықтығын сенімді түрде өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл ғарыштық қашықтықтар сатысына дәлдік қосады және Жер орбитасының өлшемдеріне негізделген Ғаламдағы қашықтықтар туралы білімді жақсартады. Бақылау нүктелері арасындағы қашықтық артқан сайын, параллакстың көрінетін әсері де күшейе түседі. NASA-ның New Horizons ғарыш кемесі 2020 жылдың 22 сәуірінде Proxima Centauri және Wolf 359 жұлдыздарының суреттерін, Жердегі обсерваториялармен бірлесіп, түсіріп, жұлдызаралық параллаксты алғаш рет өлшеді. Екі жұлдыздың салыстырмалы жақындығы және ғарыш кемесінің Жерден 6,5 миллиард километр (шамамен 43 АЕ) қашықтықта болуы, доғалық минуттармен өлшенетін байқалатын параллакс тудырды, бұл параллаксты құралдарсыз көзге көруге мүмкіндік берді. 2013 жылдың 19 желтоқсанында ұшырылған Еуропалық ғарыш агенттігінің Gaia миссиясы, барлық орташа жарық жұлдыздар үшін 10 микродүйсенбі секундтық дәлдікпен параллакс бұрыштарын өлшеуді жоспарлап отыр, осылайша Жерден ондаған мың жарық жыл қашықтықтағы жақын жұлдыздарды (және мүмкін планеталарды) картаға түсіруге мүмкіндік береді. 2018 жылғы деректердің 2-шығарылымы 15-тен жарқыраған жұлдыздардың параллаксы үшін орташа қателіктерді 20–40 микродүйсенбі секунд деп көрсетеді.
Радиоастрометрия
Радио толқынындағы өте ұзақ базалық интерферометрия шамамен 1 миллиарксекунд бұрыштық ажыратымдылықпен бейнелерді жасауға мүмкіндік береді, сондықтан жарқын радио көздері үшін радиодағы параллакс өлшемдерінің дәлдігі «Гая» сияқты оптикалық телескоптардан жоғары болуы мүмкін. Мұндай өлшемдер сезімталдықпен шектеледі және бірінен соң бірін жасалуы керек, сондықтан бұл жұмыс көбінесе пульсарлар және рентгендік жұлдыздар сияқты, радио шығарылымы оптикалық шығарылымнан күштірек болатын көздер үшін ғана жүргізіледі.