Hvor langt er Betelgeuse?

Stjernen Betelgeuse, sett i ultrafiolett lys av Hubble-romteleskopet. Den lyse hvite flekken er sannsynligvis en av stjernens poler. Bilde via NASA / ESA.

Ikke lenge etter at jeg først skrev for EarthSky om muligheten for at stjernen Betelgeuse kunne eksplodere en dag, innså jeg at avstanden jeg brukte for Betelgeuse - den niende lyseste stjernen på nattehimmelen og den nest lyseste i stjernebildet Orion the Hunter - var blitt utdatert. Så her er et kort ord om hvordan stjerneavstander bestemmes (som også korrigerer det tidligere avstandsestimatet for Betelgeuse). Sannheten er at det ikke er lett å finne avstandene til selv de nærmeste stjernene.

Antikke greske astronomer visste hvordan de skulle finne avstander til de nærmeste stjernene, men de kunne faktisk ikke gjøre det, fordi de manglet teknologien. Merkelig nok bruker mange mennesker noe som det samme konseptet - parallaksebegrepet, som brukes til å finne avstander til stjernene i nærheten - hver dag uten å tenke på det.

Ditt synspunkt gjør en forskjell! Foto via CfA.

Her er hva vi gjør, på en menneskelig skala. Hold tommelen ut på armlengdes lengde og se på den med bare ett øye. Legg merke til den tilsynelatende tommelen når det gjelder bakgrunnen, si et gjerde i hagen din, en rad fjerne trær eller bygninger. Bytt deretter raskt til det andre øyet. Vær oppmerksom på at tommelen ser ut til å jogge litt til den ene eller den andre siden.

Det er fordi du ser på tommelen med de to forskjellige øynene atskilt med et par tommer (eller centimeter), og ser et litt annet syn med hver.

Normalt konsoliderer hjernen vår de to visningene, og det er derfor vi har stereoskopisk syn og dybdesyn. Hjernen beregner avstander basert på hvor mye utsikten skiller seg. Det ligner på hvordan en landmåler kan måle avstanden til et objekt ved hjelp av triangulering.

Hjernen vår gjør dette automatisk.

Eksempel på triangulering. Matematisk sett kan du beregne avstanden til objektet hvis du kan måle parallaksvinkelen til et objekt når det vises fra to forskjellige steder atskilt med en kjent avstand. Bilde via Wikimedia Commons.

De gamle trodde riktig at dette konseptet kunne brukes til å bestemme avstandene til stjerner. I stedet for å bruke utsikten fra to menneskelige øyne, valgte de å gjøre separate observasjoner fra to forskjellige steder.

Men de gamle astronomene kunne ikke få det til å fungere. Uansett hvor langt de utvidet avstanden mellom de to observasjonene, så utsikten fra ett sted nøyaktig den samme som utsikten fra en annen. De mislyktes, men de konkluderte riktig med at vinkelen må være veldig liten, og stjernene veldig, veldig langt unna!

Alle målinger av stellar parallaks (og bestemmelse av avstandene til stjerner) mislyktes før den tyske astronomen Friedrich Bessel lyktes i 1838. I stedet for bare øyet hans, brukte han et teleskop. Og i stedet for avstanden mellom øynene, var baseline diameteren på jordens bane.

Han oppnådde denne enorme grunnlinjen ved å måle en gang, og deretter igjen 6 måneder senere da Jorden var på den andre siden i sin bane, en avstand på omtrent 186 millioner miles (300 millioner km).

Selv da var han knapt i stand til å finne ut en ørliten vinkelforskyvning. Men det var nok til å bestemme en avstand på 11 lysår til en nærliggende stjerne kalt 61 Cygni.

Når du bruker teknikken for stellar parallax for å finne stjerneavstander, er det mulig å bruke Jordens bane som en grunnlinje. Illustrasjon via Wikipedia.

Fra Bessels tid til 1980-tallet var det bare noen få tusen parallakser som ble bestemt. Prosessen blir hindret av en rekke faktorer, inkludert de ekstremt små vinklene som er involvert, ufullkommenheter i instrumentene og kanskje mest av alt, skumle jordens egen atmosfære. Observasjoner fra Jorden, selv fra veldig tydelige og mørke steder som ørkener og fjelltopp, blir uskarpe av forvrengninger fra atmosfæren. Det er litt som å se opp fra bunnen av et svømmebasseng.

I 1989 lanserte European Space Agency (ESA) en satellitt med et teleskop over jordas uskarpe luftteppe. Det ble kalt Hipparcos, oppkalt etter den berømte greske astronomen Hipparchus, som anvendte trigonometri på problemet med stjernestrekninger for mer enn 2000 år siden.

Over flere års observasjoner ga Hipparcos parallaks- og avstandsdata for mer enn 100 000 stjerner i nærheten.

Dette bringer meg tilbake til grunnen til dette innlegget. De opprinnelige Hipparcos-dataene ga en parallaks med Betelgeuse på 7, 63 milliarkcsekunder, som er omtrent en milliondel bredden på en fullmåne. Dette tilsvarer en avstand for Betelgeuse på omtrent 430 lysår.

Påfølgende studier fant en feil i metodene for å redusere data for variable stjerner som Betelgeuse. Én innsats for å rette opp disse feilene gir 5, 07 milliarcsekunder. Ved å bruke denne figuren er Betelgeuse omtrent 643 pluss eller minus 46 lysår. Dette er sannsynligvis det mest nøyaktige nåværende estimatet til dags dato, og det er avstanden som Google vil vise deg hvis du skriver "avstand til Betelgeuse" i en Google-søkefelt.

Så å måle stjerneavstander er - fremdeles - vanskelig.

Men vurder at rommet er stort, og objektene i rommet er små i sammenligning. For å gi en følelse av skala her, hvis solen vår var på størrelse med en pellets som ble brukt i en BB-pistol, ville Betelgeuse være omtrent på størrelse med en Toyota Camry, og ligger nesten 12 500 mil unna!

Betelgeuse er den nest lyseste stjernen i den kjente stjernebildet Orion the Hunter, som er godt plassert for visning på kveldshimmelen fra desember til mars hvert år.

Poenglinjen: Å finne avstandene til selv de nærmeste stjernene er ikke lett. Slik blir det gjort, og hvorfor avstanden til den berømte stjernen Betelgeuse måtte endres fra 430 lysår til 643 lysår (pluss eller minus 46 lysår).