Правильное движение

Не путать с собственной скоростью или звездным параллаксом .

Связь между собственным движением и компонентами скорости объекта.
Год назад объект находился на расстоянии d единиц от Солнца, а его свет сместился за год на угол μ радиан/с. Если не было никаких искажений, вызванных гравитационным линзированием или каким-либо иным образом, то μ = ${\frac {v_{t}}{d}}$ где $v_{t}$ — это расстояние (обычно выражаемое как годовая скорость) поперек (тангенциальное или перпендикулярное) лучу зрения от Солнца. Угол закрашен светло-голубым от Солнца до начальной точки объекта и его положения год спустя, как если бы у него не было лучевой скорости.
На этой диаграмме лучевая скорость соответствует скорости разделения Солнца и объекта, поэтому она положительна.

Собственное движение — это астрометрическая мера наблюдаемых изменений видимых мест звезд , по сравнению с или других небесных объектов на небе, если смотреть из центра масс Солнечной системы абстрактным фоном более отдаленных звезд .

Компоненты собственного движения в экваториальной системе координат (данной эпохи , часто J2000.0 ) заданы в направлении прямого восхождения ( μ _α ) и склонения ( μ _δ ). Их совокупное значение вычисляется как полное собственное движение ( μ ). Он имеет размеры угла или на время , обычно угловые секунды в год миллиугловые секунды в год.

Знание собственного движения, расстояния и лучевой скорости позволяет рассчитать движение объекта из системы отсчета Солнечной системы и его движение из галактической системы отсчета - то есть движение относительно Солнца и путем преобразования координат , что в уважение к Млечному Пути .

Введение

Небесные северный и южный полюса находятся выше/ниже CNP , CSP ; источником вектор всех 24 часов прямого восхождения (мера абсолютного небесного положения с востока на запад), мартовского равноденствия (тогдашнего центра положения Солнца) в эпоху J2000 является V .
Красным цветом на диаграмме сложены компоненты собственного движения по небесной сфере .
Идеальное время для точного измерения такого небольшого годового сдвига — кульминация. Кульминация звезды достигается ежедневно, когда наблюдатель (и Земля) проходит, как показано синими стрелками, «под» звездой.
Положительные оси двух компонентов его обычно ежегодно измеряемого или публикуемого смещения в собственном движении представляют собой преувеличенные красные стрелки, обратите внимание: правые стрелки указывают на восточный горизонт. Одна красная аннотация немного короче, поскольку косинус звезды, находящейся при склонении 0 °, равен 1, поэтому сдвиг такой звезды на восток или запад не нужно будет умножать на косинус ее склонения.
Собственный вектор движения равен µ , α = прямое восхождение , δ = склонение , θ = позиционный угол .

На протяжении веков звезды, по-видимому, сохраняли почти фиксированное положение относительно друг друга, так что они образовывали одни и те же созвездия на протяжении исторического времени . Например, Большая Медведица на северном небе и Крест на южном небе сейчас выглядят почти так же, как и сотни лет назад. Однако точные долговременные наблюдения показывают, что такие созвездия меняют форму, хотя и очень медленно, и что каждая звезда имеет независимое движение .

Это движение вызвано движением звезд относительно Солнца и Солнечной системы . Солнце движется по почти круговой орбите ( солнечному кругу ) вокруг центра галактики со скоростью около 220 км/с в радиусе 8000 парсеков (26 000 световых лет) от Стрельца А*. которую можно принять за скорость вращения самого Млечного Пути на этом радиусе.

Любое собственное движение представляет собой двумерный вектор (поскольку он исключает компонент, связанный с направлением луча зрения) и несет в себе две величины или характеристики: угол положения и величину . Первый — это направление собственного движения по небесной сфере (0 градусов означает движение на север, 90 градусов означает движение на восток (слева на большинстве карт неба и изображений космического телескопа) и так далее), а второй это его величина, обычно выражаемая в угловых секундах в год (символы: угловые секунды/год, ас/год, ″/год, ″ год ⁻¹ ) или миллиугловые секунды в год (обозначения: мс/год, мсек/год ⁻¹ ).

) звезды Собственное движение альтернативно может быть определено угловыми изменениями в год прямого восхождения ( μ _α ) и склонения ( μ _δ по отношению к постоянной эпохе .

Компоненты собственного движения условно получаются следующим образом. Предположим, что объект перемещается из координат (α ₁ , δ ₁ ) в координаты (α ₂ , δ ₂ ) за время Δ t . Правильные движения задаются:

$\mu _{\alpha }={\frac {\alpha _{2}-\alpha _{1}}{\Delta t}},$

$\mu _{\delta }={\frac {\delta _{2}-\delta _{1}}{\Delta t}}\ .$

Величина собственного движения µ определяется теоремой Пифагора :

$\mu ^{2}={\mu _{\delta }}^{2}+{\mu _{\alpha }}^{2}\cdot \cos ^{2}\delta \ ,$

технически сокращенно:

$\mu ^{2}={\mu _{\delta }}^{2}+{\mu _{\alpha \ast }}^{2}\ .$

где δ — склонение. Коэффициент cos ² δ объясняет расширение линий (часов) прямого восхождения от полюсов, cos δ равно нулю для гипотетического объекта, зафиксированного на небесном полюсе в склонении. Таким образом, дается коэффициент, который сводит на нет вводящую в заблуждение большую скорость на восток или запад (угловое изменение α ) в часах прямого восхождения, чем дальше она находится к воображаемым бесконечным полюсам, выше и ниже оси вращения Земли, в небе. . Изменение µ _α , которое необходимо умножить на cos δ , чтобы стать компонентом собственного движения, иногда называют «собственным движением по прямому восхождению», а µ _δ – «собственным движением по склонению».

Если собственное движение по прямому восхождению было преобразовано с помощью cos δ , результат обозначается µ _α* . Например, результаты собственного движения по прямому восхождению в Каталоге Hipparcos (HIP) уже конвертированы. Следовательно, отдельные собственные движения по прямому восхождению и склонению становятся эквивалентными для простых расчетов различных других звездных движений.

Угол положения θ связан с этими компонентами соотношением:

$\mu \sin \theta =\mu _{\alpha }\cos \delta =\mu _{\alpha \ast }\ ,$

$\mu \cos \theta =\mu _{\delta }\ .$

Движения в экваториальных координатах можно преобразовать в движения в галактических координатах .

Примеры

Для большинства звезд, видимых на небе, наблюдаемые собственные движения малы и ничем не примечательны. Такие звезды часто либо слабы, либо находятся на значительном расстоянии, имеют изменения менее 0,01 дюйма в год и, по-видимому, не перемещаются заметно на протяжении многих тысячелетий. Некоторые из них действительно имеют значительные движения, и их обычно называют звездами с высоким собственным движением. Движения также могут происходить в почти случайных направлениях. Две или более звезды, двойные звезды или рассеянные звездные скопления , которые движутся в одинаковых направлениях, демонстрируют так называемое общее или общее собственное движение (или cpm), что позволяет предположить, что они могут быть гравитационно связаны или разделять одинаковое движение в пространстве.

Звезда Барнарда , показывает позиции каждые 5 лет, 1985–2005 гг.

Звезда Барнарда имеет самое большое собственное движение среди всех звезд: ее движение составляет 10,3 дюйма в год. ⁻¹ . Большое собственное движение обычно указывает на то, что объект находится близко к Солнцу. То же самое относится и к Звезде Барнарда, находящейся на расстоянии около 6 световых лет . После Солнца и системы Альфа Центавра это ближайшая известная звезда. Будучи красным карликом с видимой величиной 9,54, он слишком тусклый, чтобы его можно было увидеть без телескопа или мощного бинокля. Из звезд, видимых невооруженным глазом (консервативно ограничивая зрительную звездную величину невооруженным глазом до 6,0), 61 Лебедя А (звездная величина V = 5,20) имеет наибольшее собственное движение на 5,281″ лет. ⁻¹ без учета Грумбриджа 1830 г. (звездная величина V= 6,42), собственное движение: 7,058″ года. ⁻¹ .

Собственное движение в 1 угловую секунду в год на расстоянии 1 светового года соответствует относительной поперечной скорости 1,45 км/с. Поперечная скорость звезды Барнарда составляет 90 км/с, а ее радиальная скорость — 111 км/с (перпендикулярно (под прямым углом 90°), что дает истинное или «космическое» движение со скоростью 142 км/с. Истинное или абсолютное движение измерить труднее, чем собственное движение, поскольку истинная поперечная скорость представляет собой произведение собственного движения на расстояние. Как показывает эта формула, истинные измерения скорости зависят от измерений расстояния, которые в целом сложны.

В 1992 году Ро Орла стало первой звездой, чье обозначение Байера было признано недействительным из-за перемещения в соседнее созвездие – сейчас оно находится в Дельфине .

Полезность в астрономии

Звезды с большими собственными движениями обычно находятся поблизости; большинство звезд находятся достаточно далеко, поэтому их собственные движения очень малы, порядка нескольких тысячных угловых секунд в год. Можно построить почти полную выборку звезд с высоким собственным движением, сравнивая изображения фотографического обзора неба, сделанные с разницей в много лет. Паломарский обзор неба является одним из источников таких изображений. В прошлом поиск объектов с высоким собственным движением проводился с использованием моргающих компараторов для визуального изучения изображений. Более современные методы, такие как дифференцирование изображений , позволяют сканировать оцифрованные изображения или сравнивать их со звездными каталогами, полученными со спутников. Поскольку любые ошибки отбора в этих исследованиях хорошо понятны и поддаются количественному измерению, исследования подтвердили больше и сделали выводы о приблизительном количестве невидимых звезд - обнаруживая и подтверждая больше, изучая их дальше, например, независимо от яркости. Исследования такого рода показывают, что большинство ближайших звезд, например, красные карлики , по своей природе слабы и имеют малые угловые размеры .

Измерение собственных движений большой выборки звезд в далекой звездной системе, такой как шаровое скопление, можно использовать для расчета полной массы скопления с помощью оценки массы Леонарда-Мерритта . звезд В сочетании с измерениями лучевых скоростей собственные движения можно использовать для расчета расстояния до скопления.

Собственные движения звезд были использованы для вывода о наличии сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Предполагается, что этой черной дырой является Sgr A* с массой 4,2 × 10 ⁶  M _☉ (солнечные массы).

Собственные движения галактик Местной группы подробно обсуждаются у Рёзера. В 2005 году было проведено первое измерение собственного движения Треугольной галактики М33, третьей по величине и единственной обычной спиральной галактики в Местной группе, расположенной на расстоянии 0,860 ± 0,028 Мпк за пределами Млечного Пути. Движение Галактики Андромеды было измерено в 2012 году, и столкновение Андромеды и Млечного Пути прогнозируется примерно через 4,5 миллиарда лет. Собственное движение галактики NGC 4258 (M106) в группе галактик M106 было использовано в 1999 году для определения точного расстояния до этого объекта. Были проведены измерения радиального движения объектов в этой галактике, движущихся прямо к Земле и от нее, и если предположить, что то же самое движение применимо к объектам только с собственным движением, то наблюдаемое собственное движение предсказывает расстояние до галактики 7,2 ± 0,5 Мпк. .

История

Правильное движение подозревалось ранними астрономами (согласно Макробию , ок. 400 г. н. э.), но доказательство не было предоставлено до 1718 года Эдмундом Галлеем , который заметил, что Сириус , Арктур ​​и Альдебаран находились более чем на полградуса от положений, намеченных древними астрономами. Греческий астроном Гиппарх примерно 1850 лет назад.

Меньшее значение слова «собственный», возможно, датировано английским языком (но не является ни историческим, ни устаревшим при использовании в качестве постпозитива , как в «собственно городе»), что означает «принадлежащий» или «собственный». «Неправильное движение» будет относиться к воспринимаемому движению, которое не имеет ничего общего с собственным курсом объекта, например, из-за прецессии оси Земли и незначительных отклонений, нутации в пределах 26 000-летнего цикла.

Звезды с высоким собственным движением

Ниже приведены звезды с наибольшим собственным движением из каталога Hipparcos . В него не включены такие звезды, как Звезда Тигардена , которые слишком тусклые для этого каталога. Более полный список звездных объектов можно составить, выполнив критерийный запрос в астрономической базе данных SIMBAD .

Собственное движение 61 Лебедя с интервалом в один год.

Звезды с наибольшим собственным движением

#	Звезда	Правильное движение		Радиальный скорость (км/с)	Параллакс (угловые секунды)	Расстояние в парсеках $\left({\frac {1}{\text{parallax}}}\right)$
		м а · cos d (мас/год)	м д (мас/год)
1	Звезда Барнарда	−798.58	10328.12	−110.51	0.54831	1.82
2	Капитанская Звезда	6505.08	−5730.84	+245.19	0.25566	3.91
3	Грумбридж 1830 г.	4003.98	−5813.62	−98.35	0.10999	9.09
4	Лакайль 9352	6768.20	1327.52	+8.81	0.30526	3.28
5	Глизе 1 (CD −37 15492) (GJ 1)	5634.68	−2337.71	+25.38	0.23042	4.34
6	ХИП 67593	2118.73	5397.57	−4.4	0.18776	5.33
7	61 Лебедь А и Б	4133.05	3201.78	−65.74	0.286	3.50
8	Лаланд 21185	−580.27	−4765.85	−84.69	0.39264	2.55
9	Эпсилон Инди	3960.93	−2539.23	−40.00	0.27606	3.62

Цифра для HIP 67593 почти наверняка является ошибкой, вероятно, потому, что у звезды есть относительно близкий, более яркий визуальный двойной компаньон; движение между изображениями DSS2 и SDSS9 меньше этого. Gaia измерила гораздо меньшее собственное движение для своей версии данных 2, но 15-кратный параллакс между ней и ее вероятным спутником с общим собственным движением HIP 67594. Для согласования ее расстояния и движения придется подождать, пока версия данных 3, как ожидается, проанализирует хорошо. объекты с очень высоким собственным движением.

См. также

• Астрономические системы координат
• Кривая вращения галактики
• Оценщик массы Леонарда – Мерритта
• Млечный Путь
• Своеобразная скорость
• Радиальная скорость
• Относительная скорость
• Солнечная вершина
• Космическая скорость (астрономия)
• Звездная кинематика
• Интерферометрия со очень длинной базой

Внешние ссылки

• Гиппархос: звезды с высоким собственным движением
• Эдмон Галлей: Открытие собственных движений