Le 22 février 2017, la NASA a signalé la découverte de 7 exoplanètes autour de l’étoile unique TRAPPIST-1. Trois d'entre eux se situent dans la gamme de distances de l'étoile dans laquelle la planète peut avoir eau liquide, et l’eau est une condition essentielle à la vie. Il est également rapporté que ce système stellaire est situé à une distance de 40 années-lumière de la Terre.
Ce message a fait beaucoup de bruit dans les médias ; certains pensaient même que l'humanité était sur le point de construire de nouvelles colonies à proximité. nova, mais ce n'est pas vrai. Mais 40 années-lumière, c'est beaucoup, c'est BEAUCOUP, c'est trop de kilomètres, c'est-à-dire c'est une distance monstrueusement colossale !
D'après un cours de physique, la troisième vitesse de fuite est connue - c'est la vitesse qu'un corps doit avoir à la surface de la Terre pour sortir du système solaire. La valeur de cette vitesse est de 16,65 km/sec. Les engins spatiaux orbitaux conventionnels décollent à une vitesse de 7,9 km/s et tournent autour de la Terre. En principe, une vitesse de 16 à 20 km/sec est tout à fait accessible aux technologies terrestres modernes, mais pas plus !
L’humanité n’a pas encore appris à accélérer les vaisseaux spatiaux à une vitesse supérieure à 20 km/s.
Calculons combien d'années il faudra à un vaisseau volant à une vitesse de 20 km/sec pour parcourir 40 années-lumière et atteindre l'étoile TRAPPIST-1.
Une année-lumière correspond à la distance parcourue par un faisceau de lumière dans le vide, et la vitesse de la lumière est d'environ 300 000 km/s.
Un vaisseau spatial fabriqué par l'homme vole à une vitesse de 20 km/sec, soit 15 000 fois plus lente que la vitesse de la lumière. Un tel vaisseau parcourra 40 années-lumière en un temps égal à 40*15 000=600 000 ans !
Vaisseau terrestre (à niveau moderne technologie) atteindra l’étoile TRAPPIST-1 dans environ 600 mille ans ! L'Homo sapiens n'existe sur Terre (selon les scientifiques) que depuis 35 à 40 000 ans, mais ici, cela fait jusqu'à 600 000 ans !
Dans un futur proche, la technologie ne permettra pas aux humains d’atteindre l’étoile TRAPPIST-1. Même les moteurs prometteurs (ioniques, photoniques, voiles spatiales etc.), qui n'existent pas dans la réalité terrestre, sont estimés capables d'accélérer le vaisseau jusqu'à une vitesse de 10 000 km/sec, ce qui signifie que le temps de vol jusqu'au système TRAPPIST-1 sera réduit à 120 ans. C'est plus ou moins délai acceptable pour le vol en animation suspendue ou pour plusieurs générations d'immigrés, mais aujourd'hui tous ces moteurs sont fantastiques.
Même les étoiles les plus proches sont encore trop loin des gens, trop loin, sans parler des étoiles de notre Galaxie ou d'autres galaxies.
Le diamètre de notre galaxie Voie lactée est d'environ 100 000 années-lumière, c'est-à-dire le chemin d'un bout à l'autre pour le moderne vaisseau terrestre cela fera 1,5 milliard d'années ! La science suggère que notre Terre a 4,5 milliards d'années et vie multicellulaire environ 2 milliards d'années. La distance jusqu'à la galaxie la plus proche de nous - la nébuleuse d'Andromède - à 2,5 millions d'années-lumière de la Terre - quelles distances monstrueuses !
Comme vous pouvez le constater, parmi tous les êtres vivants, personne ne mettra jamais le pied sur la terre d’une planète proche d’une autre étoile.
Échelles de distance galactique
Année-lumière ( St. G., ly) est une unité de longueur extra-système égale à la distance parcourue par la lumière en un an.
Plus précisément, selon la définition de l'Internationale union astronomique(IAS) année lumière égale à la distance, quelle lumière passe dans le vide, sans être influencée par les champs gravitationnels, dans un année julienne(égal par définition à 365,25 jours standards de 86 400 secondes SI, soit 31 557 600 secondes). C’est cette définition qui est recommandée dans la littérature scientifique populaire. DANS littérature professionnelle exprimer longues distances au lieu de années-lumière Les parsecs et les multiples d'unités (kilo et mégaparsecs) sont couramment utilisés.
Auparavant (avant 1984), une année-lumière était la distance parcourue par la lumière au cours d'une année tropicale, attribuée à l'époque 1900.0. La nouvelle définition diffère de l'ancienne d'environ 0,002 %. Étant donné que cette unité de distance n'est pas utilisée pour les mesures de haute précision, il n'y a aucune différence pratique entre l'ancienne et la nouvelle définition.
Valeurs numériques
Une année-lumière équivaut à :
- 9 460 730 472 580 800 mètres (environ 9,46 pétamètres)
- 63 241,077 unités astronomiques (UA)
- 0,306601 parsec
Unités associées
Les unités suivantes sont utilisées assez rarement, généralement uniquement dans les publications populaires :
- 1 seconde lumière = 299 792,458 km (exact)
- 1 minute-lumière≈ 18 millions de kilomètres
- 1 heure-lumière ≈ 1079 millions de km
- 1 jour-lumière ≈ 26 milliards de km
- 1 semaine-lumière ≈ 181 milliards de km
- 1 mois-lumière ≈ 790 milliards de km
Distance en années-lumière
L’année lumière est pratique pour représenter qualitativement les échelles de distance en astronomie.
| Échelle | Valeur (St. années) | Description |
|---|---|---|
| Secondes | 4 10 −8 | La distance moyenne à parcourir est d'environ 380 000 km. Cela signifie qu’un faisceau de lumière émis depuis la surface mettra environ 1,3 seconde pour atteindre la surface de la Lune. |
| minutes | 1,6·10−5 | Une unité astronomique équivaut à environ 150 millions de kilomètres. Ainsi, la lumière atteint la Terre en 500 secondes environ (8 minutes 20 secondes). |
| Montre | 0,0006 | La distance moyenne du Soleil est d'environ 5 heures-lumière. |
| 0,0016 | Les appareils des séries Pioneer et volant au-delà, environ 30 ans après le lancement, se sont éloignés d'une distance d'environ une centaine d'années. unités astronomiques du Soleil, et leur temps de réponse aux demandes de la Terre est d'environ 14 heures. | |
| Année | 1,6 | Le bord intérieur de l'hypothèse se situe à 50 000 a. e. du Soleil, et celui extérieur - 100 000 a. e. Il faudra environ un an et demi à la lumière pour parcourir la distance entre le Soleil et le bord extérieur du nuage. |
| 2,0 | Rayon maximum de la zone influence gravitationnelle Soleil (« Hill Spheres ») - environ 125 000 UA. e. | |
| 4,2 | La plus proche de nous (sans compter le Soleil), Proxima Centauri, est située à une distance de 4,2 années-lumière. année. | |
| Millénaire | 26 000 | Le centre de notre Galaxie est situé à environ 26 000 années-lumière du Soleil. |
| 100 000 | Le diamètre de notre disque est de 100 000 années-lumière. | |
| Des millions d'années | 2,5 10 6 | Le M31 le plus proche de nous, le fameux, se trouve à 2,5 millions d'années-lumière de nous. |
| 3.14 10 6 | (M33) est situé à 3,14 millions d’années-lumière et est l’objet stationnaire le plus éloigné visible à l’œil nu. | |
| 5,8 10 7 | Le plus proche, l’amas de la Vierge, se trouve à 58 millions d’années-lumière de nous. | |
| Des dizaines de millions d'années-lumière | La taille caractéristique des amas de galaxies par diamètre. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Anomalie de gravité " Grand attracteur"est situé à une distance de 150 à 250 millions d'années-lumière de nous. | |
| Des milliards d'années | 1.2 10 9 | La Grande Muraille de Sloan est l'une des plus grandes formations du monde, ses dimensions sont d'environ 350 Mpc. Il faudra environ un milliard d’années pour que la lumière voyage d’un bout à l’autre. |
| 1,4 10 10 | La taille de la région causalement connectée de l’Univers. Calculé à partir de l'âge de l'Univers et vitesse maximale transmission d'informations - la vitesse de la lumière. | |
| 4,57 10 10 | La distance qui l'accompagne entre la Terre et le bord de l'Univers observable dans n'importe quelle direction ; rayon d'accompagnement de l'Univers observable (dans les limites de la norme modèle cosmologique Lambda-CDM). |
Sûrement, ayant entendu dans certains film d'action de science-fiction expression à la « vingt à Tatooine » années-lumière", beaucoup se posaient des questions légitimes. Je vais en mentionner quelques-uns :
N'est-ce pas qu'un an est une fois ?
Alors qu'est-ce que c'est année lumière?
Cela fait combien de kilomètres ?
Combien de temps faudra-t-il pour surmonter année lumière vaisseau spatial Avec Terre?
J'ai décidé de consacrer l'article d'aujourd'hui à expliquer la signification de cette unité de mesure, en la comparant avec nos kilomètres habituels et en démontrant l'échelle à laquelle elle fonctionne. Univers.
Coureur virtuel.
Imaginons une personne, en violation de toutes les règles, se précipitant sur une autoroute à une vitesse de 250 km/h. En deux heures, il parcourra 500 km, et en quatre, jusqu'à 1000. À moins, bien sûr, qu'il ne tombe en panne au passage...
Il semblerait que ce soit la vitesse ! Mais pour faire le tour de l'ensemble globe(≈ 40 000 km), notre coureur aura besoin de 40 fois plus de temps. Et cela fait déjà 4 x 40 = 160 heures. Soit presque une semaine entière de conduite continue !
Au final, on ne dira cependant pas qu’il a parcouru 40 000 000 de mètres. Parce que la paresse nous a toujours obligé à inventer et à utiliser des unités de mesure alternatives plus courtes.
Limite.
Depuis cours scolaire physiciens, tout le monde devrait savoir que le pilote le plus rapide du monde Univers- lumière. En une seconde, son faisceau couvre une distance d'environ 300 000 km et fera ainsi le tour du globe en 0,134 seconde. C'est 4 298 507 fois plus rapide que notre pilote virtuel !
Depuis Terreà Lune la lumière atteint en moyenne 1,25 s, jusqu'à Soleil son faisceau atteindra dans un peu plus de 8 minutes.
Colossal, n'est-ce pas ? Mais l’existence de vitesses supérieures à la vitesse de la lumière n’est pas encore prouvée. C'est pourquoi monde scientifique J'ai décidé qu'il serait logique de mesurer échelle cosmique en unités qu'une onde radio passe sur certains intervalles de temps (ce qu'est la lumière, en particulier).
Distances.
Ainsi, année lumière- rien de plus que la distance parcourue par un rayon de lumière en un an. À l'échelle interstellaire, utiliser des unités de distance plus petites que cela n'a pas beaucoup de sens. Et pourtant ils sont là. Voici leurs valeurs approximatives :
1 seconde lumière ≈ 300 000 km ;
1 minute-lumière ≈ 18 000 000 km ;
1 heure-lumière ≈ 1 080 000 000 km ;
1 jour-lumière ≈ 26 000 000 000 km ;
1 semaine-lumière ≈ 181 000 000 000 km ;
1 mois-lumière ≈ 790 000 000 000 km.
Maintenant, pour que vous compreniez d’où viennent les nombres, calculons à quoi un est égal. année lumière.
Il y a 365 jours dans une année, 24 heures dans une journée, 60 minutes dans une heure et 60 secondes dans une minute. Ainsi, une année comprend 365 x 24 x 60 x 60 = 31 536 000 secondes. En une seconde, la lumière parcourt 300 000 km. Ainsi, en un an, son faisceau couvrira une distance de 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 km.
Ce numéro se lit ainsi : NEUF MILLIARDS QUATRE CENT SOIXANTE MILLIARDS HUIT CENT MILLIONS kilomètres.
Certainement, valeur exacte années-lumière légèrement différent de ce que nous avons calculé. Mais lors de la description des distances aux étoiles dans des articles scientifiques populaires, la plus grande précision n'est, en principe, pas nécessaire, et cent ou deux millions de kilomètres ne joueront pas ici un rôle particulier.
Continuons maintenant nos expériences de pensée...
Échelle.
Supposons que moderne vaisseau spatial feuilles système solaire du troisième vitesse de fuite(≈ 16,7 km/s). D'abord année lumière il la surmontera dans 18 000 ans !
4,36 années-lumièreà celui le plus proche de nous système stellaire (Alpha Centaure, voir l'image au début) il vaincra dans environ 78 mille ans !
Notre Voie lactée, ayant un diamètre d'environ 100 000 années-lumière, il la traversera dans 1 milliard 780 millions d'années.
Savez-vous pourquoi les astronomes n'utilisent pas les années-lumière pour calculer les distances des objets éloignés dans l'espace ?
Une année-lumière est une unité non systémique de mesure des distances en espace extra-atmosphérique. Il est largement utilisé dans les livres et manuels populaires d’astronomie. Cependant, en astrophysique professionnelle ce chiffre utilisé extrêmement rarement et souvent pour déterminer les distances par rapport aux objets proches dans l'espace. La raison en est simple : si vous déterminez la distance en années-lumière jusqu'à des objets distants de l'Univers, le nombre s'avérera si énorme qu'il sera peu pratique et peu pratique de l'utiliser pour des calculs physiques et mathématiques. Par conséquent, au lieu de l'année-lumière en astronomie professionnelle, une unité de mesure est utilisée, ce qui est beaucoup plus pratique à utiliser lors de l'exécution de calculs mathématiques complexes.
Définition du terme
Nous pouvons trouver la définition du terme « année-lumière » dans n’importe quel manuel d’astronomie. Une année-lumière est la distance parcourue par un rayon de lumière en une année terrestre. Une telle définition peut satisfaire un amateur, mais un cosmologue la trouvera incomplète. Il notera qu'une année-lumière n'est pas seulement la distance que parcourt la lumière en une année, mais la distance qu'un rayon de lumière parcourt dans le vide en 365,25 jours terrestres, sans être influencé par les champs magnétiques.
Une année-lumière équivaut à 9,46 billions de kilomètres. C’est exactement la distance parcourue par un rayon de lumière en un an. Mais comment les astronomes y sont-ils parvenus ? définition précise trajectoire radiale ? Nous en parlerons ci-dessous.
Comment a-t-on déterminé la vitesse de la lumière ?
Dans les temps anciens, on croyait que la lumière voyageait instantanément à travers l’Univers. Cependant, à partir du XVIIe siècle, les scientifiques ont commencé à en douter. Galilée fut le premier à douter de la déclaration proposée ci-dessus. C'est lui qui a tenté de déterminer le temps qu'il faut à un rayon lumineux pour parcourir une distance de 8 km. Mais comme cette distance était négligeable pour une quantité telle que la vitesse de la lumière, l'expérience s'est soldée par un échec.
Le premier changement majeur dans ce domaine a été l'observation du célèbre astronome danois Olaf Roemer. En 1676, il remarqua une différence dans le temps des éclipses en fonction de l'approche et de la distance de la Terre dans l'espace. Cette observation Roemer a réussi à comprendre que plus la Terre s'éloigne de nous, plus il faut de temps à la lumière réfléchie par elle pour parcourir la distance jusqu'à notre planète.
L'essentiel ce fait Roemer l'a capté avec précision, mais il n'a jamais été en mesure de calculer une valeur fiable pour la vitesse de la lumière. Ses calculs étaient incorrects car au XVIIe siècle, il ne pouvait pas disposer de données précises sur la distance entre la Terre et les autres planètes du système solaire. Ces données ont été déterminées un peu plus tard.
De nouvelles avancées dans la recherche et la définition de l'année-lumière
En 1728, l'astronome anglais James Bradley, qui découvrit l'effet de l'aberration sur les étoiles, fut le premier à calculer la vitesse approximative de la lumière. Il a déterminé sa valeur à 301 000 km/s. Mais cette valeur était inexacte. Des méthodes plus avancées pour calculer la vitesse de la lumière ont été élaborées sans tenir compte de corps cosmiques- sur Terre.
Des observations de la vitesse de la lumière dans le vide à l'aide d'une roue tournante et d'un miroir ont été réalisées respectivement par A. Fizeau et L. Foucault. Avec leur aide, les physiciens ont réussi à se rapprocher de la valeur réelle de cette quantité.
Vitesse exacte de la lumière
Les scientifiques n’ont pu déterminer la vitesse exacte de la lumière qu’au siècle dernier. Sur la base de la théorie de l'électromagnétisme de Maxwell, en utilisant la technologie laser moderne et des calculs corrigés de l'indice de réfraction du flux de rayons dans l'air, les scientifiques ont pu calculer la vitesse exacte de la lumière à 299 792,458 km/s. Les astronomes utilisent encore cette quantité. Déterminer davantage les heures de clarté, le mois et l'année était déjà une question de technologie. Grâce à des calculs simples, les scientifiques sont arrivés à un chiffre de 9,46 billions de kilomètres, soit exactement le temps qu’il faudrait à un faisceau de lumière pour parcourir toute l’orbite terrestre.
"La recherche de la vie a commencé", déclare Guillem Anglada-Escudé, astronome à l'Université de Londres et Mary et chef de l'équipe du projet Pale Red Dot ("Pale red dot") qui a fait la découverte.
La première excursion dans un pays potentiellement voisin monde habitable pourrait réaliser, dans le cadre duquel il est prévu de développer un concept de flotte vaisseau spatial, utilisant des voiles légères pour se déplacer dans la Galaxie. Une autre option consiste à envoyer d'abord à Proxima b. Cependant, nous prenons de l'avance pour l'instant, inspirés par la découverte que nous nous précipitons vers les étoiles. Mais revenons à l'ouverture.
On sait aujourd'hui que Proxima b orbite autour de son étoile naine rouge (elle est plus petite et plus sombre que le Soleil) en 11 jours terrestres. L'exoplanète appartient à la catégorie des rocheuses (a surface dure) et dépasse légèrement la masse de la Terre - au moins 1,3 fois. C'est l'exoplanète la plus proche de nous et peut-être la plus proche système solaire corps céleste, sur lequel la vie peut exister.
Notez que l’étoile froide de la constellation du Centaure est trop faible pour être vue à l’œil nu. Il est situé à côté de l’étoile double Alpha Centauri AB, beaucoup plus brillante.
", et il reste encore beaucoup à découvrir. Mais la recherche de l'analogue le plus proche possible de la Terre et le succès de ces recherches sont devenus l'essentiel de la vie pour nous tous. La prochaine étape du travail nous attend désormais : la recherche de. la vie sur la planète Proxima b », conclut Anglada-Escudé.
Dans une certaine mesure, la découverte d'une telle exoplanète peut être considérée comme le début d'une nouvelle étape dans la recherche astronomique.
"La découverte nous aide à livrer nouvel objectif— construire une génération de télescopes de suivi qui nous permettront d'étudier de nouveaux mondes, et peut-être un jour de les visiter. C’est exactement ce dont nous avions besoin pour faire passer la science des exoplanètes à un niveau supérieur. nouveau niveau", déclare David Kipping de l'Université Columbia à New York.
