INFINITY (Вселенная Космос Земля)

10 мар 2020

::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х?

::

::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173256779
Этому есть две основные причины.

Яркость
Одним из отличий между звёздами и планетами является то, что звёзды являются источниками света. Планеты же сами по себе не излучают свет, а только отражают свет звезд.

Поэтому планеты всегда намного менее яркие, чем звёзды. Самая холодная и тусклая звезда будет намного порядков ярче, чем планета даже с самым высоким альбедо (коэффициент отражения).
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173088075
// Экзопланета //

Чтобы оптический телескоп мог «увидеть» тусклый объект нужно, чтобы как можно больше фотонов, испущенных или отраженных объектом, попало в объектив телескопа. Именно поэтому телескопы стараются делать все с большей апертурой (диаметр объектива). При этом количество фотонов на единицу площади уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до наблюдаемого объекта.
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173326667
Галактики состоят из сотен миллиардов и триллионов звёзд, каждая из которых излучает прорву фотонов. Экзопланета же всего-лишь отражает ничтожную долю блеска всего одной звезды, вокруг которой вращается.

Размеры.
 Галактики огромны по сравнению с планетами. Для примера диаметр нашей галактики — 105 700 св. лет. т.е. примерно 9.99 × 10¹⁷ км, а диаметр Юпитера — крупнейшей планеты Солнечной системы 1.4 × 10⁵ км. Т.е. наша галактика в 7.13 × 10¹⁴ раз больше Юпитера.
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173359435
713 000 000 000 000 - Столько Юпитеров нужно поставить вплотную друг к другу, чтобы получилась линия длиной в нашу галактику.

Используя формулы школьной геометрии несложно посчитать угловой размер любого объекта в небе. Для этого нужно мысленно представить себе равнобедренный треугольник одной из вершин которого является Солнце, а двумя другими — противоположные края объекта, который мы хотим наблюдать.
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173409867
Отсюда угловой размер δ легко вычисляется, как δ = 2 arctan ( d / 2D), где d – диаметр наблюдаемого объекта, а D – расстояние до него.

К примеру если бы наш Юпитер находился возле Проксимы Центавра, то его угловой размер был бы равен 3.48 × 10⁻⁹ радиан или 0.0007 угловой секунды.
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173443659
А вот галактика Андромеда находящаяся на расстоянии 2.5 млн световых лет от Солнца и имеющая 220 тыс. световых лет в поперечнике имеет угловой размер 0.0867 рад т.е. почти 3 градуса (если бы галактика Андромеда была повёрнута перпендикулярно лучу зрения, то было бы все 5), что в 6 раз больше среднего углового размера Луны. К сожалению мы не видим её в ночном небе, потому что яркость её излучения значительно ниже порога чувствительности человеческого глаза.
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173476939
// Спиральная галактика NGC 4414 //

Подводя итог, телескопы не могут получить сколько-нибудь качественные изображения экзопланет, потому, что планеты слишком малы и не излучают свет, а только отражают небольшую часть света звезды. А вот галактики напротив имеют огромный размер и излучают много света, поэтому несмотря на огромные расстояния телескопы в состоянии получить довольно неплохие изображения галактик.
::ВОПРОС: Почему телескопы могут наблюдать галактики в миллионах световых лет, но не могут сделать фото экзопланеты в 4-х? - 903173544779
Это можно сравнить со следующим примером: находясь на берегу вы без проблем можете увидеть башню маяка находящуюся в 5 километрах от вас, при этом муху сидящую на темной поверхности в 5 метрах от вас едва ли сможете различить.

Источник: космос / астрофизик Ф. Карасенко

Комментарии