Mouvement correct - Proper motion

Relation entre les composantes propres du mouvement et de la vitesse d'un objet.
Il y a un an l'objet était d unités de distance du Soleil, et sa lumière se déplaçait en un an par l' angle μ rad / s. S'il n'y a pas eu de distorsion par lentille gravitationnelle ou autre, alors μ = où est la distance (généralement exprimée en vitesse annuelle) transversale (tangentielle ou perpendiculaire) à la ligne de visée du Soleil. L'angle est ombré en bleu clair du soleil au point de départ de l'objet et à sa position l'année suivante s'il n'avait pas de vitesse radiale. Dans ce diagramme, la vitesse radiale se trouve être celle du soleil et de l'objet, elle est donc positive.

Le mouvement propre est la mesure astrométrique des changements observés dans les emplacements apparents des étoiles ou d'autres objets célestes dans le ciel, tels que vus depuis le centre de masse du système solaire , par rapport à l'arrière-plan abstrait des étoiles plus éloignées .

Les composants de mouvement propre de la équatorial système de coordonnées (d'une donnée époque , souvent J2000.0 ) sont donnés dans le sens de l' ascension droite ( um alpha ) et de déclinaison ( um ô ). Leur valeur combinée est calculée comme le mouvement propre totale ( de μ ). Il a des dimensions d' angle par temps , généralement des secondes d'arc par an ou des millisecondes d' arc par an.

La connaissance du mouvement, de la distance et de la vitesse radiale appropriés permet de calculer le mouvement d'un objet à partir du cadre de référence de notre système stellaire et son mouvement à partir du cadre de référence galactique - c'est-à-dire le mouvement par rapport au Soleil, et par transformation de coordonnées , qui dans respect de la Voie Lactée .

introduction

Les pôles célestes nord et sud sont au dessus/en dessous de CNP , CSP ; l' origine de toutes les 24 heures de l'Ascension Droite (la mesure de la position est-ouest céleste absolue), l' équinoxe de mars (centre de la position du soleil alors) à l'époque J2000, est le vecteur V .
En rouge, le diagramme ajoute les composantes du mouvement propre à travers la sphère céleste .
Le moment idéal pour mesurer exactement un si petit changement annuel est à son point culminant. Le point culminant de l'étoile est atteint quotidiennement lorsque l'observateur (et la terre) passe comme le montrent les flèches bleues "sous" l'étoile.
Les axes positifs des deux composantes de son déplacement généralement mesuré ou publié annuellement sont les flèches rouges exagérées, notez : les flèches droites pointent vers l'horizon est. Une annotation rouge est subtilement plus courte car le cosinus d'une étoile reposant à 0° de déclinaison est 1, donc le déplacement est ou ouest d'une telle étoile n'aurait pas besoin d'être multiplié par le cosinus de sa déclinaison.
Le vecteur de mouvement approprié est μ , α = ascension droite , δ = déclinaison , θ = angle de position (simplement le complément à 90 ° de déclinaison).

Au cours des siècles, les étoiles semblent maintenir des positions presque fixes les unes par rapport aux autres, de sorte qu'elles forment les mêmes constellations au cours du temps historique. Ursa Major ou Crux , par exemple, ont presque la même apparence qu'il y a des centaines d'années. Cependant, des observations précises à long terme montrent que les constellations changent de forme, quoique très lentement, et que chaque étoile a un mouvement indépendant .

Ce mouvement est causé par le mouvement des étoiles par rapport au Soleil et au Système solaire . Le Soleil se déplace sur une orbite presque circulaire (le cercle solaire ) autour du centre de la galaxie à une vitesse d'environ 220 km/s à un rayon de 8 000 parsecs (26 000 al) à partir du Sagittaire A* qui peut être considéré comme le taux de rotation de la Voie lactée elle-même à ce rayon.

Tout mouvement propre est un vecteur bidimensionnel (car il exclut la composante quant à la direction de la ligne de visée) et il porte deux quantités ou caractéristiques : son angle de position et sa magnitude . Le premier est la direction du mouvement approprié sur la sphère céleste (avec 0 degré signifiant que le mouvement est au nord, 90 degrés signifiant que le mouvement est à l'est, (à gauche sur la plupart des cartes du ciel et des images de télescope spatial) et ainsi de suite), et le second est sa magnitude, généralement exprimée en secondes d'arc par an (symboles : arcsec/yr, as/yr, ″/yr, yr −1 ) ou en milliarcsecondes par an (symboles : mas/yr, mas yr −1 ).

Mouvement propre peut en variante être défini par les variations angulaires par an dans de l'étoile ascension droite ( μ alpha ) et la déclinaison ( μ ô ), en utilisant une constante époque à définir ceux - ci.

Les composantes du mouvement propre par convention sont obtenues comme suit. Supposons qu'un objet passe des coordonnées (α 1 , δ 1 ) aux coordonnées (α 2 , δ 2 ) en un temps Δ t . Les mouvements propres sont donnés par :

L'ampleur du mouvement propre μ est donnée par le théorème de Pythagore :

abrégé techniquement :

δ est la déclinaison. Le facteur cos 2 δ représente l'élargissement des lignes (h) de l' ascension droite à l' écart des pôles, cos δ , étant égal à zéro pour un objet hypothétique fixé à un pôle céleste en déclinaison. Ainsi, un coefficient est donnée pour annuler la vitesse misleadingly supérieure est ou ouest (changement angulaire α ) en heures de l' ascension droite plus elle est vers les pôles infinite imaginaires, au- dessus et en dessous de l'axe de la terre de rotation, dans le ciel . La variation de μ alpha , qui doit être multiplié par cos ô devenir une composante du mouvement propre, qui est parfois appelé le « mouvement propre en ascension droite », et μ ô le « mouvement propre en déclinaison ».

Si le mouvement propre en ascension droite a été converti par cos δ , le résultat est noté μ α* . Par exemple, les résultats du mouvement correct en ascension droite dans le catalogue Hipparcos (HIP) ont déjà été convertis. Par conséquent, les mouvements propres individuels en ascension droite et en déclinaison sont rendus équivalents pour des calculs simples de divers autres mouvements stellaires.

L'angle de position θ est lié à ces composants par:

Les mouvements en coordonnées équatoriales peuvent être convertis en mouvements en coordonnées galactiques .

Exemples

Pour la plupart des étoiles vues dans le ciel, les mouvements propres observés sont petits et banals. Ces étoiles sont souvent soit faibles, soit très éloignées, présentent des variations inférieures à 0,01″ par an et ne semblent pas se déplacer de manière appréciable sur plusieurs millénaires. Quelques-unes ont des mouvements importants et sont généralement appelées étoiles à mouvement élevé. Les mouvements peuvent également être dans des directions presque apparemment aléatoires. Deux étoiles ou plus, étoiles doubles ou amas d'étoiles ouvertes , qui se déplacent dans des directions similaires, présentent un mouvement propre dit partagé ou commun (ou cpm.), suggérant qu'elles peuvent être attachées gravitationnellement ou partager un mouvement similaire dans l'espace.

Barnard's Star , montrant la position tous les 5 ans 1985-2005.

L'étoile de Barnard a le plus grand mouvement propre de toutes les étoiles, se déplaçant à 10,3″ an −1 . Un grand mouvement propre indique généralement fortement qu'un objet est proche du Soleil. C'est le cas pour l'étoile de Barnard, à environ 6 années-lumière . Après le Soleil et le système Alpha Centauri , c'est l' étoile connue la plus proche . Étant une naine rouge d'une magnitude apparente de 9,54, elle est trop faible pour voir sans télescope ou jumelles puissantes. Parmi les étoiles visibles à l'œil nu (limitant de manière conservatrice la magnitude visuelle non assistée à 6,0), 61 Cygni A (magnitude V = 5,20) a le mouvement propre le plus élevé à 5,281″ an −1 , en excluant Groombridge 1830 (magnitude V = 6,42), propre mouvement : 7,058″ an -1 .

Un mouvement propre de 1 seconde d'arc par an à 1 année-lumière correspond à une vitesse transversale relative de 1,45 km/s. La vitesse transversale de l'étoile de Barnard est de 90 km/s et sa vitesse radiale est de 111 km/s (perpendiculaire (à angle droit, 90°), ce qui donne un mouvement vrai ou "spatial" de 142 km/s. Le mouvement vrai ou absolu est plus difficile à mesurer que le mouvement propre, car la vraie vitesse transversale implique le produit du mouvement propre par la distance.Comme le montre cette formule, les mesures de vitesse vraie dépendent des mesures de distance, qui sont difficiles en général.

En 1992, Rho Aquilae est devenue la première étoile à voir sa désignation Bayer invalidée en se déplaçant vers une constellation voisine - elle se trouve maintenant dans Delphinus .

Utilité en astronomie

Les étoiles avec de grands mouvements propres ont tendance à être proches ; la plupart des étoiles sont suffisamment éloignées pour que leurs mouvements propres soient très faibles, de l'ordre de quelques millièmes de seconde d'arc par an. Il est possible de construire des échantillons presque complets d'étoiles à mouvement propre élevé en comparant des images photographiques de relevés du ciel prises à plusieurs années d'intervalle. Le Palomar Sky Survey est une source de telles images. Dans le passé, les recherches d'objets à mouvement propre élevé étaient effectuées à l'aide de comparateurs à clignotement pour examiner les images à l'œil nu, mais les efforts modernes utilisent des techniques telles que la différenciation d'images pour numériser des images numérisées. Comme tous les biais de sélection de ces enquêtes sont bien compris et quantifiables, les études ont confirmé davantage et déduit des quantités approximatives d'étoiles invisibles - révélant et confirmant davantage en les étudiant davantage, quelle que soit la luminosité, par exemple. Des études de ce type montrent que la plupart des étoiles les plus proches sont intrinsèquement faibles et angulairement petites, comme les naines rouges .

La mesure des mouvements propres d'un grand échantillon d'étoiles dans un système stellaire distant, comme un amas globulaire, peut être utilisée pour calculer la masse totale de l'amas via l' estimateur de masse Leonard-Merritt . Couplés aux mesures des vitesses radiales des étoiles , des mouvements appropriés peuvent être utilisés pour calculer la distance à l'amas.

Des mouvements propres stellaires ont été utilisés pour déduire la présence d'un trou noir super-massif au centre de la Voie lactée. Ce trou noir est suspecté d'être Sgr A* , avec une masse de 4,2 × 10 6  M (masses solaires).

Les mouvements propres des galaxies du Groupe Local sont discutés en détail dans Röser. En 2005, la première mesure a été faite du mouvement propre de la Galaxie Triangulum M33, la troisième plus grande et la seule galaxie spirale ordinaire du Groupe Local, située à 0,860 ± 0,028 Mpc au-delà de la Voie Lactée. Le mouvement de la galaxie d'Andromède a été mesuré en 2012, et une collision Andromède-Voie lactée est prévue dans environ 4,5 milliards d'années. Le mouvement propre de la galaxie NGC 4258 (M106) dans le groupe de galaxies M106 a été utilisé en 1999 pour trouver une distance précise de cet objet. Des mesures ont été faites du mouvement radial des objets dans cette galaxie se déplaçant directement vers et loin de nous, et en supposant que ce même mouvement s'applique aux objets avec seulement un mouvement propre, le mouvement propre observé prédit une distance à la galaxie de7,2 ± 0,5 Mpc .

Histoire

Un mouvement correct a été suspecté par les premiers astronomes (selon Macrobius , 400 après JC) mais une preuve n'a été fournie qu'en 1718 par Edmund Halley , qui a remarqué que Sirius , Arcturus et Aldebaran étaient à plus d'un demi-degré des positions tracées par l'astronome grec ancien. Hipparque environ 1850 ans plus tôt.

Le sens moindre de "proper" utilisé est sans doute daté de l'anglais (mais ni historique, ni obsolète lorsqu'il est utilisé comme postpositif , comme dans "la ville proprement dite") signifiant "appartenant à" ou "propre". Un « mouvement inapproprié » ferait référence à un mouvement perçu qui n'a rien à voir avec le cours inhérent d'un objet, comme en raison de la précession axiale de la Terre et des déviations mineures, des nutations bien au cours du cycle de 26 000 ans.

Étoiles avec un mouvement propre élevé

Voici les étoiles avec le mouvement propre le plus élevé du catalogue Hipparcos . Il n'inclut pas les étoiles telles que l'étoile de Teegarden , qui sont trop faibles pour ce catalogue. Une liste plus complète des objets stellaires peut être faite en effectuant une requête par critère dans la base de données astronomique SIMBAD .

Mouvement correct de 61 Cygni à intervalles d'un an.
Étoiles de mouvement propre les plus élevées
# Star Mouvement correct
Vitesse radiale
(km/s)
Parallaxe
(secondes d'arc)
Distance en parsecs ( )
μ α · cos δ
(mas/an)
μ δ
(mas/an)
1 L'étoile de Barnard −798.58 10328.12 −110,51 0,54831 1,82
2 L'étoile de Kapteyn 6505.08 −5730,84 +245.19 0,25566 3,91
3 Groombridge 1830 4003.98 −5813,62 −98.35 0,10999 9.09
4 Lacaille 9352 6768.20 1327.52 +8.81 0,30526 3.28
5 Gliese 1 (CD −37 15492) (GJ 1) 5634.68 −2337.71 +25.38 0,23042 4.34
6 HANCHE 67593 2118.73 5397.57 -4.4 0,18776 5.33
7 61 Cygni A & B 4133.05 3201.78 −65,74 0,286 3.50
8 Lalande 21185 −580,27 −4765,85 -84,69 0,39264 2,55
9 Epsilon Indi 3960,93 −2539.23 -40,00 0,27606 3.62

Le chiffre pour HIP 67593 est presque certainement une erreur, probablement parce que l'étoile a un compagnon binaire visuel plus lumineux relativement proche ; le mouvement entre les images DSS2 et SDSS9 est inférieur à celui-ci. Gaia a mesuré un mouvement propre beaucoup plus petit pour sa version de données 2, mais une parallaxe de 15 fois entre elle et son compagnon de mouvement probablement commun HIP 67594. Réconcilier sa distance et son mouvement devra attendre que la version de données 3 soit bien analysée. objets à mouvement propre très élevé.

Voir également

Les références

Liens externes