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什么是视差效应呢?不同位置观察恒星,让我们一起看看NASA的实验

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太空船首次发回了太空的照片,显示出一些恒星的位置似乎与我们从地球上看到的不同。 NASA的“新视野号”(New Horizons)距离地球超过40亿英里,正在加速向外太空进发。它的飞行距离如此之远,以至于我们现在能看到最近恒星的独特景象。

可以清楚地说,“新视野号”看到的是外太空,不像我们在地球上看到的那样,”科罗拉多州博尔德市西南研究所(SwRI)的“新视野号”首席研究员艾伦・斯特恩(Alan Stern)说,“这使我们能够做一些以前从未完成的事情―从新视野号和地球不同位置上看最近的恒星在太空中的明显位移。”

4月22日至23日,该航天器将其远程望远镜摄像机对准了一对“最近”的恒星―半人马座比邻星(Proxima Centauri)和Wolf 359,展示了它们的位置和我们从地球上看到的不同。长期以来,科学家们一直利用这种“视差效应”( parallax effect )―从不同的位置观察一颗恒星时,其在背景下移动来测量地球与恒星的距离。

观察视差的一个简单方法是,将一根手指放在一臂长的位置,当你用每只眼睛依次观察时,就可以看到它来回跳跃。同样地,当地球绕着太阳转的时候,恒星也会改变它们的位置。但由于即使是最近的恒星也比地球轨道直径远几十万倍,视差偏移非常小,只能用精密仪器测量。

斯特恩(Stern)说:“人类肉眼无法察觉这些变化。”但是,当“新视野号”的图像与地球上望远镜在同一日期所拍摄的同一颗恒星照片相匹配时,视差位移就显而易见了。这种组合产生了“漂浮”在背景星系前的恒星3D视图。

“新视野号实验提供了有史以来最大的视差基线超过40亿英里,也是首次证明了容易观测到的恒星视差。”协调了视差演示的托德・劳尔(Tod Lauer 国家科学基金会国家光学红外天文研究实验室的“新视野”科学小组成员”)说。

“新视野号飞船的确是第一次执行任务,这次恒星视差的演示也不例外,”华盛顿NASA总部的新视野号项目科学家肯尼斯・汉森(Kenneth Hansen)说。“新视野号宇宙飞船将继续加速离开地球,驶向星际空间,并继续为行星科学输送令人兴奋的新数据。”

用立体视镜工作

劳尔( Lauer)、“新视野”项目的副科学家约翰・斯宾塞(John Spencer)和科学团队的合作者、天体物理学家、皇后乐队吉他手和立体声成像爱好者布莱恩・梅( Brian May)创作了这些清楚地显示地球和附近两颗恒星之间巨大距离的影像。

“可以说,在天体立体成像,也就是天体的3D图像方面,美国宇航局的新视野号团队已经在此领域处于领先地位,他们已经提供了令人震惊的冥王星和遥远的柯伊伯带天体Arrokoth的立体图像。”梅说,“但最新的‘新视野’立体实验打破了所有记录。业余天文学家和科幻小说爱好者都很熟悉的两颗恒星―半人马座比邻星(Proxima Centauri)和狼359 (Wolf 359) ,它们的照片采用的是180年来立体观察技术所实现的最大视点距离!”

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(图解:立体3D望眼镜―这些立体影片可以通过红蓝立体眼镜来显示恒星与背景的距离。 左边是比邻星,右边是狼359。 图源:NASA 原文)

半人马座比邻星和Wolf 359的伴星图像由澳大利亚赛丁泉天文台的拉斯康伯雷斯天文台和在亚利桑那州的莱蒙山天文台操作远程望远镜的路易斯维尔大学天文学家约翰・基尔科普夫( John Kielkopf)、哈佛大学和史密森天体物理中心的凯伦・柯林斯(Karen Collins)提供。

“专业和业余天文学团体一直在等着尝试这一点,他们非常开心能创造更多太空探索的历史。”劳尔说,“新视野号在地球上观测比邻星和狼359时收集的图像真的超出了我的预期。”

(图解:半人马座比邻星的平行立体―使用立体查看器观察这些图像; 如果你没有查看器,在图像上通过“透过”它(和屏幕)到远处来改变你的焦点。 这就产生了第三张图片在中间的效果,试着把你的焦点放在第三张图片上,你会发现新视野号的图像在左边。 图源:NASA原文 )

(图解:狼359的平行立体―使用立体查看器观察这些图像; 如果你没有查看器,在图像上通过“透过”它(和屏幕)到远处来改变你的焦点。 这就产生了第三张图片在中间的效果,试着把你的焦点放在第三张图片上,你会发现新视野号的图像在左边。 图源:NASA原文 )

首次星际导航

纵观历史,航海家们一直通过对恒星的测量来确定它们在地球上的位置。星际导航器也可以使用新视野号首次展示的技术来确定自己在银河系中的位置。虽然美国宇航局的深空网络无线电跟踪要精确得多,但它的首次使用可能有一天会成为人类对银河系探索的一个重要里程碑。

在进行观测时,“新视野号”距离地球超过43亿英里(约70亿公里),而在地球上,无线电信号以光速传播,需要大概6小时30分钟才能到达地球。

“新视野号”于2006年发射升空,是第一个前往冥王星和柯伊伯带的任务。2015年7月,它探索了冥王星及其卫星―完成了50年前开始的太空时代行星侦察,并在2019年1月继续其无与伦比的探索旅程,近距离飞掠柯伊伯带天体Arrokoth。“新视野号”最终将离开太阳系,加入“旅行者号”和“先驱者号”的行列,踏上通往其它恒星的道路。

位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室参与了“新视野”号宇宙飞船的设计、建造和操作,并为美国宇航局科学任务理事会管理这项任务。MSFC行星管理办公室为NASA监督“新视野号”。位于圣安东尼奥的西南研究所首席研究员斯特恩指导这次任务,并领导科学团队、有效载荷操作和做出科学规划。“新视野号”是“新前沿计划”的一部分,该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心执行。

BY:Tricia Talbert

FY:小随

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