什么是視差效應(yīng)呢?不同位置觀察恒星,讓我們一起看看NASA的實(shí)驗(yàn)
太空船首次發(fā)回了太空的照片,顯示出一些恒星的位置似乎與我們從地球上看到的不同。?NASA的“新視野號”(New Horizons)距離地球超過40億英里,正在加速向外太空進(jìn)發(fā)。它的飛行距離如此之遠(yuǎn),以至于我們現(xiàn)在能看到最近恒星的獨(dú)特景象。
可以清楚地說,“新視野號”看到的是外太空,不像我們在地球上看到的那樣,”科羅拉多州博爾德市西南研究所(SwRI)的“新視野號”首席研究員艾倫·斯特恩(Alan Stern)說,“這使我們能夠做一些以前從未完成的事情—從新視野號和地球不同位置上看最近的恒星在太空中的明顯位移?!?/p>
4月22日至23日,該航天器將其遠(yuǎn)程望遠(yuǎn)鏡攝像機(jī)對準(zhǔn)了一對“最近”的恒星—半人馬座比鄰星(Proxima Centauri)和Wolf 359,展示了它們的位置和我們從地球上看到的不同。長期以來,科學(xué)家們一直利用這種“視差效應(yīng)”(?parallax effect?)—從不同的位置觀察一顆恒星時(shí),其在背景下移動來測量地球與恒星的距離。
觀察視差的一個(gè)簡單方法是,將一根手指放在一臂長的位置,當(dāng)你用每只眼睛依次觀察時(shí),就可以看到它來回跳躍。同樣地,當(dāng)?shù)厍蚶@著太陽轉(zhuǎn)的時(shí)候,恒星也會改變它們的位置。但由于即使是最近的恒星也比地球軌道直徑遠(yuǎn)幾十萬倍,視差偏移非常小,只能用精密儀器測量。
斯特恩(Stern)說:“人類肉眼無法察覺這些變化?!钡?當(dāng)“新視野號”的圖像與地球上望遠(yuǎn)鏡在同一日期所拍攝的同一顆恒星照片相匹配時(shí),視差位移就顯而易見了。這種組合產(chǎn)生了“漂浮”在背景星系前的恒星3D視圖。
“新視野號實(shí)驗(yàn)提供了有史以來最大的視差基線—超過40億英里,也是首次證明了容易觀測到的恒星視差?!眳f(xié)調(diào)了視差演示的托德·勞爾(Tod Lauer?國家科學(xué)基金會國家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室的“新視野”科學(xué)小組成員”)說。
“新視野號飛船的確是第一次執(zhí)行任務(wù),這次恒星視差的演示也不例外,”華盛頓NASA總部的新視野號項(xiàng)目科學(xué)家肯尼斯·漢森(Kenneth Hansen)說?!靶乱曇疤栍钪骘w船將繼續(xù)加速離開地球,駛向星際空間,并繼續(xù)為行星科學(xué)輸送令人興奮的新數(shù)據(jù)?!?/p>
用立體視鏡工作
勞爾(?Lauer)、“新視野”項(xiàng)目的副科學(xué)家約翰·斯賓塞(John Spencer)和科學(xué)團(tuán)隊(duì)的合作者、天體物理學(xué)家、皇后樂隊(duì)吉他手和立體聲成像愛好者布萊恩·梅(?Brian May)創(chuàng)作了這些清楚地顯示地球和附近兩顆恒星之間巨大距離的影像。
“可以說,在天體立體成像,也就是天體的3D圖像方面,美國宇航局的新視野號團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在此領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,他們已經(jīng)提供了令人震驚的冥王星和遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶天體Arrokoth的立體圖像?!泵氛f,“但最新的‘新視野’立體實(shí)驗(yàn)打破了所有記錄。業(yè)余天文學(xué)家和科幻小說愛好者都很熟悉的兩顆恒星—半人馬座比鄰星(Proxima Centauri)和狼359 (Wolf 359) ,它們的照片采用的是180年來立體觀察技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的最大視點(diǎn)距離!”
(圖解:立體3D望眼鏡—這些立體影片可以通過紅藍(lán)立體眼鏡來顯示恒星與背景的距離。?左邊是比鄰星,右邊是狼359。 圖源:NASA?原文)
半人馬座比鄰星和Wolf 359的伴星圖像由澳大利亞賽丁泉天文臺的拉斯康伯雷斯天文臺和在亞利桑那州的萊蒙山天文臺操作遠(yuǎn)程望遠(yuǎn)鏡的路易斯維爾大學(xué)天文學(xué)家約翰·基爾科普夫(?John Kielkopf)、哈佛大學(xué)和史密森天體物理中心的凱倫·柯林斯(Karen Collins)提供。
“專業(yè)和業(yè)余天文學(xué)團(tuán)體一直在等著嘗試這一點(diǎn),他們非常開心能創(chuàng)造更多太空探索的歷史。”勞爾說,“新視野號在地球上觀測比鄰星和狼359時(shí)收集的圖像真的超出了我的預(yù)期。”
(圖解:半人馬座比鄰星的平行立體—使用立體查看器觀察這些圖像;?如果你沒有查看器,在圖像上通過“透過”它(和屏幕)到遠(yuǎn)處來改變你的焦點(diǎn)。?這就產(chǎn)生了第三張圖片在中間的效果,試著把你的焦點(diǎn)放在第三張圖片上,你會發(fā)現(xiàn)新視野號的圖像在左邊。 圖源:NASA原文?)
(圖解:狼359的平行立體—使用立體查看器觀察這些圖像;?如果你沒有查看器,在圖像上通過“透過”它(和屏幕)到遠(yuǎn)處來改變你的焦點(diǎn)。?這就產(chǎn)生了第三張圖片在中間的效果,試著把你的焦點(diǎn)放在第三張圖片上,你會發(fā)現(xiàn)新視野號的圖像在左邊。 圖源:NASA原文?)
首次星際導(dǎo)航
縱觀歷史,航海家們一直通過對恒星的測量來確定它們在地球上的位置。星際導(dǎo)航器也可以使用新視野號首次展示的技術(shù)來確定自己在銀河系中的位置。雖然美國宇航局的深空網(wǎng)絡(luò)無線電跟蹤要精確得多,但它的首次使用可能有一天會成為人類對銀河系探索的一個(gè)重要里程碑。
在進(jìn)行觀測時(shí),“新視野號”距離地球超過43億英里(約70億公里),而在地球上,無線電信號以光速傳播,需要大概6小時(shí)30分鐘才能到達(dá)地球。
“新視野號”于2006年發(fā)射升空,是第一個(gè)前往冥王星和柯伊伯帶的任務(wù)。2015年7月,它探索了冥王星及其衛(wèi)星—完成了50年前開始的太空時(shí)代行星偵察,并在2019年1月繼續(xù)其無與倫比的探索旅程,近距離飛掠柯伊伯帶天體Arrokoth。“新視野號”最終將離開太陽系,加入“旅行者號”和“先驅(qū)者號”的行列,踏上通往其它恒星的道路。
位于馬里蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室參與了“新視野”號宇宙飛船的設(shè)計(jì)、建造和操作,并為美國宇航局科學(xué)任務(wù)理事會管理這項(xiàng)任務(wù)。MSFC行星管理辦公室為NASA監(jiān)督“新視野號”。位于圣安東尼奧的西南研究所首席研究員斯特恩指導(dǎo)這次任務(wù),并領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)團(tuán)隊(duì)、有效載荷操作和做出科學(xué)規(guī)劃?!靶乱曇疤枴笔恰靶虑把赜?jì)劃”的一部分,該計(jì)劃由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心執(zhí)行。
BY:Tricia Talbert
FY:小隨
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