Parsec

Unidad de longitud utilizada en astronomía

Para otros usos, consulte Parsec (desambiguación) .

Parsec
Un parsec es la distancia desde el Sol a un objeto astronómico que tiene un ángulo de paralaje de un segundo de arco (no a escala)
Información general
Unidad de sistema	unidades astronómicas
Unidad de	longitud / distancia
Símbolo	ordenador personal
Conversiones
1 pieza en ...	... es igual a ...
unidades métricas ( SI )	3.0857 × 10 16  m    ~ 31 petametros
unidades imperiales  y  estadounidenses	1.9174 × 10 13  millas
unidades astronómicas	2.062 65 × 10 5  au    3.261 56  ly

El parsec (símbolo: pc ) es una unidad de longitud que se utiliza para medir las grandes distancias a los objetos astronómicos fuera del Sistema Solar , aproximadamente igual a 3,26 años luz o 206.000 unidades astronómicas (au), es decir, 30,9  billones de kilómetros (19,2 billones de millas ). . ^[a] Parsec se obtiene por el uso de paralaje y trigonometría , y se define como la distancia a la que 1 au subtiende un ángulo de un segundo de arco ^[1] ( 1 / 3,6 milde un grado ). Esto corresponde a648 000 / π unidades astronómicas, es decir,1 pc = 1 / tan (1 ″) au. ^[2] La estrella más cercana,Proxima Centauri, está a unos 1,3 parsecs (4,2 años luz) delSol. ^[3] La mayoría de lasestrellasvisibles asimple vistaen elcielo nocturnoestán a 500 parsecs del Sol. ^{[ cita requerida ]}

La palabra parsec es un acrónimo de " par allax de una seg ond" y fue acuñado por el astrónomo británico Herbert Hall Turner en 1913 ^[4] para realizar los cálculos de distancias astronómicas de los datos de observación única primas fácil para los astrónomos. En parte por esta razón, es la unidad preferida en astronomía y astrofísica , aunque el año luz sigue siendo prominente en los textos de divulgación científica y el uso común . Aunque los parsecs se utilizan para las distancias más cortas dentro de la Vía Láctea , se requieren múltiplos de parsecs para las escalas más grandes del universo, incluidos los kiloparsecs.(kpc) para los objetos más distantes dentro y alrededor de la Vía Láctea, megaparsecs (Mpc) para galaxias de media distancia y gigaparsecs (Gpc) para muchos quásares y las galaxias más distantes.

En agosto de 2015, la Unión Astronómica Internacional (IAU) aprobó la Resolución B2 que, como parte de la definición de una escala de magnitud bolométrica absoluta y aparente estandarizada , mencionó una definición explícita existente del parsec como exactamente648 000 / π   au, o aproximadamente3.085 677 581 491 3673 × 10 ¹⁶  metros (basado en la definición SI exacta de la unidad astronómica de la IAU 2012). Esto corresponde a la definición de ángulo pequeño del parsec que se encuentra en muchas referencias astronómicas. ^{[5] [6]}

Historia y derivación

Véase también: Paralaje estelar

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El parsec se define como igual a la longitud del cateto adyacente (el cateto opuesto es 1 AU) de un triángulo rectángulo imaginario extremadamente alargado en el espacio. Las dos dimensiones en las que se basa este triángulo son su cateto más corto, de una unidad astronómica de longitud (la distancia media entre la Tierra y el Sol ) y el ángulo subtendido del vértice opuesto a ese cateto, que mide un segundo de arco . Aplicando las reglas de la trigonometría a estos dos valores, se puede derivar la longitud unitaria del otro lado del triángulo (el parsec).

Uno de los métodos más antiguos utilizados por los astrónomos para calcular la distancia a una estrella es registrar la diferencia de ángulo entre dos mediciones de la posición de la estrella en el cielo. La primera medida se toma desde la Tierra en un lado del Sol, y la segunda se toma aproximadamente medio año después, cuando la Tierra está en el lado opuesto del Sol. La distancia entre las dos posiciones de la Tierra cuando se tomaron las dos medidas es el doble de la distancia entre la Tierra y el Sol. La diferencia de ángulo entre las dos medidas es el doble del ángulo de paralaje, que está formado por líneas desde el Sol y la Tierra hasta la estrella en el vértice distante . Luego, la distancia a la estrella podría calcularse mediante trigonometría. ^[7]Las primeras mediciones directas publicadas con éxito de un objeto a distancias interestelares fueron realizadas por el astrónomo alemán Friedrich Wilhelm Bessel en 1838, quien utilizó este enfoque para calcular la distancia de 3,5 parsec de 61 Cygni . ^[8]

Movimiento de paralaje estelar de paralaje anual

El paralaje de una estrella se define como la mitad de la distancia angular que una estrella parece moverse en relación con la esfera celeste cuando la Tierra orbita alrededor del Sol. De manera equivalente, es el ángulo subtendido, desde la perspectiva de esa estrella, del semieje mayor de la órbita de la Tierra. La estrella, el Sol y la Tierra forman las esquinas de un triángulo rectángulo imaginario en el espacio: el ángulo recto es la esquina del Sol y la esquina de la estrella es el ángulo de paralaje. La longitud del lado opuesto al ángulo de paralaje es la distancia de la Tierra al Sol (definida como una unidad astronómica, au), y la longitud del adyacentelado indica la distancia del sol a la estrella. Por lo tanto, dada una medida del ángulo de paralaje, junto con las reglas de la trigonometría, se puede encontrar la distancia del Sol a la estrella. Un parsec se define como la longitud del lado adyacente al vértice ocupado por una estrella cuyo ángulo de paralaje es un segundo de arco.

El uso del pársec como unidad de distancia se sigue naturalmente del método de Bessel, porque la distancia en pársecs se puede calcular simplemente como el recíproco del ángulo de paralaje en segundos de arco (es decir, si el ángulo de paralaje es de 1 segundo de arco, el objeto está a 1 pc de el Sol; si el ángulo de paralaje es de 0,5 segundos de arco, el objeto está a 2 pc de distancia; etc.). No se requieren funciones trigonométricas en esta relación porque los ángulos muy pequeños involucrados significan que se puede aplicar la solución aproximada del triángulo delgado .

Aunque puede haber sido usado antes, el término parsec se mencionó por primera vez en una publicación astronómica en 1913. El astrónomo Royal Frank Watson Dyson expresó su preocupación por la necesidad de un nombre para esa unidad de distancia. Propuso el nombre astron , pero mencionó que Carl Charlier había sugerido siriómetro y Herbert Hall Turner había propuesto parsec . ^[4] Fue la propuesta de Turner la que se mantuvo.

Calculando el valor de un parsec

Según la definición de 2015, 1 au de longitud de arco subtiende un ángulo de1 ″ en el centro del círculo de radio1 ud . Es decir, 1 pc = 1 au / tan (1 ") ≈ 206,264.8 au por definición. ^[9] Conversión de unidades de grado / minuto / segundo a radianes ,

${\displaystyle {\frac {1{\mbox{ pc}}}{1{\mbox{ au}}}}={\frac {180\times 60\times 60}{\pi }}}$, y

${\displaystyle 1{\mbox{ au}}=149\,597\,870\,700{\mbox{ m}}}$ (exacto según la definición de 2012 de la au)

Por lo tanto,

${\displaystyle \pi {\mbox{ pc}}=180\times 60\times 60{\mbox{ au}}=180\times 60\times 60\times 149\,597\,870\,700=96\,939\,420\,213\,600\,000{\mbox{ m}}}$ (exacto según la definición de 2015)

Por lo tanto,

${\displaystyle 1{\mbox{ pc}}={\frac {96\,939\,420\,213\,600\,000}{\pi }}=30\,856\,775\,814\,913\,673{\mbox{ m}}}$(al metro más cercano )

Aproximadamente,

En el diagrama de arriba (no a escala), S representa el Sol y E la Tierra en un punto de su órbita. Por tanto, la distancia ES es una unidad astronómica (au). El ángulo de SDE es un segundo de arco ( 1 / 3,600 de un grado ) de modo, por definición, D es un punto en el espacio a una distancia de un parsec de la dom Mediante trigonometría, la distancia SD se calcula de la siguiente manera:

${\displaystyle \mathrm {SD} ={\frac {\mathrm {ES} }{\tan 1''}}}$

${\displaystyle \mathrm {SD} \approx {\frac {\mathrm {ES} }{1''}}={\frac {1\,{\mbox{au}}}{{\frac {1}{60\times 60}}\times {\frac {\pi }{180}}}}={\frac {648\,000}{\pi }}\,{\mbox{au}}\approx 206\,264.81{\mbox{ au}}.}$

Porque la unidad astronómica se define como 149 597 870 700  m , ^[10] el siguiente se puede calcular:

Por lo tanto, 1 parsec	≈ 206 264 0,806 247 096 unidades astronómicas
	≈ 3.085 677 581 × 10 16 metros
	≈ 30.856 775 815  trillón kilómetros
	≈ 19.173 511 577  billones de millas

Por tanto, si 1  ly ≈ 9,46 × 10 ¹⁵  m,

Luego 1 pieza ≈3.261 563 777  ly

Un corolario establece que un parsec es también la distancia desde la cual se debe ver un disco de una unidad astronómica de diámetro para que tenga un diámetro angular de un segundo de arco (colocando al observador en D y un diámetro del disco en ES ).

Matemáticamente, para calcular la distancia, dadas las medidas angulares obtenidas de los instrumentos en segundos de arco, la fórmula sería:

${\displaystyle {\text{Distance}}_{\text{star}}={\frac {{\text{Distance}}_{\text{earth-sun}}}{\tan {\frac {\theta }{3600}}}}}$

donde θ es el ángulo medido en segundos de arco, la distancia _tierra-sol es una constante (1 au o 1,5813 × 10 ⁻⁵  ly). La distancia estelar calculada estará en la misma unidad de medida que se utiliza en Distancia _tierra-sol (por ejemplo, si Distancia _tierra-sol =1 au , la unidad de distancia _estrella está en unidades astronómicas; si Distancia _tierra-sol = 1,5813 × 10 ⁻⁵  ly, la unidad para la distancia _estrella es en años luz).

La longitud del parsec utilizada en la Resolución B2 de IAU 2015 ^[11] (exactamente648 000 / π unidades astronómicas) corresponde exactamente a la derivada utilizando el cálculo de ángulo pequeño. Esto difiere de la clásicadefinición detangenteinversaen aproximadamente200 km , es decir, sólo después de la undécima cifra significativa . Como la unidad astronómica fue definida por la IAU (2012) como una longitud SI exacta en metros, ahora el parsec corresponde a una longitud SI exacta en metros. Al metro más cercano, el parsec de ángulo pequeño corresponde a30 856 775 814 913 673  m .

Uso y medida

El método de paralaje es el paso de calibración fundamental para la determinación de distancias en astrofísica ; Sin embargo, la precisión de las mediciones del ángulo de paralaje con telescopios terrestres está limitada a aproximadamente0.01 ″ , y por lo tanto a estrellas no más de100 pc de distancia. ^[12] Esto se debe a que la atmósfera de la Tierra limita la nitidez de la imagen de una estrella. ^[13] Los telescopios espaciales no están limitados por este efecto y pueden medir con precisión distancias a objetos más allá del límite de las observaciones terrestres. Entre 1989 y 1993, el satélite Hipparcos , lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA), midió paralaje durante aproximadamente100 000 estrellas con una precisión astrométrica de aproximadamente0,97  mas , y obtuvo medidas precisas para distancias estelares de estrellas hasta1000 pc de distancia. ^{[14] [15]}

El satélite Gaia de la ESA , que se lanzó el 19 de diciembre de 2013, está destinado a medir mil millones de distancias estelares dentro de20 microarcsegundos , produciendo errores del 10% en las mediciones hasta el Centro Galáctico , aproximadamente8000 pc de distancia en la constelación de Sagitario . ^[dieciséis]

Distancias en parsecs

Distancias menores a un parsec

Las distancias expresadas en fracciones de un parsec generalmente involucran objetos dentro de un solo sistema estelar. Así por ejemplo:

• Una unidad astronómica (au), la distancia del Sol a la Tierra, está justo por debajo de 5 × 10 ^-6  PC .
• La sonda espacial más distante , la Voyager 1 , fue0.000 703  pc de la Tierra a enero de 2019 ^[update]. La Voyager 1 tomó41 años para cubrir esa distancia.
• Se estima que la nube de Oort es aproximadamente0,6 pc de diámetro

Según lo observado por el Telescopio Espacial Hubble , el chorro astrofísico que emerge del núcleo galáctico activo de M87 subtiende 20 ″ y se cree que tiene 1,5 kiloparsecs (4.892  ly ) de largo (el chorro está algo acortado desde la perspectiva de la Tierra).

Parsecs y kiloparsecs

Las distancias expresadas en parsecs (pc) incluyen distancias entre estrellas cercanas, como las del mismo brazo espiral o cúmulo globular . Una distancia de 1000 parsecs (3262 ly) se denota con el kiloparsec (kpc). Los astrónomos suelen utilizar kiloparsecs para expresar distancias entre partes de una galaxia o dentro de grupos de galaxias . Así por ejemplo:

• Un parsec equivale aproximadamente a 3,26 años luz.
• Proxima Centauri , la estrella conocida más cercana a la tierra que no sea el sol, está a unos 1,3 parsecs (4,24 ly) de distancia, por medición directa de paralaje.
• La distancia al cúmulo abierto Pléyades es130 ± 10 pieza (420 ± 30 ly ) de nosotros, según la medición de paralaje de Hipparcos .
• El centro de la Vía Láctea está a más de 8 kiloparsecs (26.000 ly) de la Tierra, y la Vía Láctea tiene aproximadamente 34 kiloparsecs (110.000 ly) de ancho.
• La galaxia de Andrómeda ( M31 ) se encuentra a aproximadamente 780 kpc (2,5 millones de ly) de la Tierra.

Megaparsecs y gigaparsecs

Los astrónomos suelen expresar las distancias entre las galaxias vecinas y los cúmulos de galaxias en megaparsecs (Mpc). Un megaparsec es un millón de parsecs, o unos 3.260.000 años luz. ^[17] A veces, las distancias galácticas se dan en unidades de Mpc / h (como en "50 / h  Mpc", también escrito " 50 Mpc h ^-1 "). h es una constante (la " constante de Hubble adimensional ") en el rango 0.5 < h <0.75 que refleja la incertidumbre en el valor de la constante de Hubble H para la tasa de expansión del universo: h = H /100 km / s / Mpc . La constante de Hubble se vuelve relevante cuando se convierte uncorrimiento alrojoobservadozen una distanciadusando la fórmula d ≈ c / H × z . ^[18]

Un gigaparsec (Gpc) son mil millones de parsecs, una de las unidades de longitud más grandes que se utilizan comúnmente. Una gigaparsec es aproximadamente 3260 millones Ly, o aproximadamente 1 / 14 de la distancia al horizonte del universo observable (dictado por la radiación cósmica de fondo ). Los astrónomos suelen utilizar gigaparsecs para expresar los tamaños de estructuras a gran escala , como el tamaño y la distancia a la Gran Muralla CfA2 ; las distancias entre los cúmulos de galaxias; y la distancia a los cuásares .

Por ejemplo:

• La galaxia de Andrómeda se encuentra a aproximadamente 0,78 Mpc (2,5 millones al año) de la Tierra.
• El gran cúmulo de galaxias más cercano , el cúmulo de Virgo , se encuentra a unos 16,5 Mpc (54 millones al año) de la Tierra. ^[19]
• La galaxia RXJ1242-11 , que tiene un núcleo de agujero negro supermasivo similar al de la Vía Láctea , está a unos 200 Mpc (650 millones al año) de la Tierra.
• El filamento galáctico de la Gran Muralla Hércules-Corona Borealis , actualmente la estructura más grande conocida en el universo, tiene aproximadamente 3 Gpc (9.800 millones de ly) de ancho.
• El horizonte de partículas (el límite del universo observable ) tiene un radio de aproximadamente 14 Gpc (46 mil millones de ly). ^[20]

Unidades de volumen

Para determinar el número de estrellas en la Vía Láctea, se seleccionan volúmenes en kiloparsecs cúbicos ^[b] (kpc ³ ) en varias direcciones. Se cuentan todas las estrellas de estos volúmenes y se determina estadísticamente el número total de estrellas. El número de cúmulos globulares, nubes de polvo y gas interestelar se determina de manera similar. Para determinar el número de galaxias en supercúmulos , se seleccionan los volúmenes en megaparsecs cúbicos ^[b] (Mpc ³ ). Todas las galaxias en estos volúmenes están clasificadas y contadas. A continuación, se puede determinar estadísticamente el número total de galaxias. El enorme vacío de Boötes se mide en megaparsecs cúbicos. ^[21]

En cosmología física , se seleccionan volúmenes de gigaparsecs cúbicos ^[b] (Gpc ³ ) para determinar la distribución de la materia en el universo visible y para determinar el número de galaxias y quásares. El Sol es actualmente la única estrella en su parsec cúbico, ^[b] (pc ³ ) pero en los cúmulos globulares la densidad estelar podría ser de100–1000 pc ⁻³ .

El volumen de observación de los interferómetros de ondas gravitacionales (por ejemplo, LIGO , Virgo ) se expresa en términos de megaparsecs cúbicos ^[b] (Mpc ³ ) y es esencialmente el valor de la distancia efectiva al cubo.

En la cultura popular

El parsec aparentemente fue usado incorrectamente como una medida del tiempo por Han Solo en A New Hope , la primera película de Star Wars , cuando afirmó haber "hecho el Kessel Run en menos de 12 parsecs". La afirmación se repitió en El despertar de la fuerza , pero se retomó en Solo: Una historia de Star Wars , al afirmar que el Halcón Milenario viajó una distancia más corta (en lugar de un tiempo más rápido) debido a una ruta más peligrosa a través del hiperespacio . ^[22] También se usa ambiguamente como una unidad espacial en The Mandalorian . ^[23]

En el libro A Wrinkle in Time , "megaparsec" es el apodo que el Sr. Murry le da a su hija Meg. ^[24]

Ver también

• Attoparsec
• Medidas de distancia (cosmología)

Notas

1. Un billón aquí es una escala corta , es decir. 10 ¹² (un millón de millones, o mil millones a larga escala).

2. 1 pieza 3	≈ 2.938 × 10 49  m 3
   1 kpc 3	≈ 2.938 × 10 58  m 3
   1 Mpc 3	≈ 2.938 × 10 67  m 3
   1 Gpc 3	≈ 2.938 × 10 76  m 3
   1 cucharada 3	≈ 2.938 × 10 85  m 3

Referencias

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2. B. Luque; FJ Ballesteros (2019). "Al sol y más allá" . Física de la naturaleza . 15 : 1302. doi : 10.1038 / s41567-019-0685-3 .
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   , pero si se puede pasar por alto la violencia del idioma griego, se podría adoptar la palabra Astron . El profesor Turner sugiere Parsec , que puede tomarse como una forma abreviada de "una distancia correspondiente a un paralaje de un segundo".
5. Cox, Arthur N., ed. (2000). Cantidades astrofísicas de Allen (4ª ed.). Nueva York: AIP Press / Springer. Bibcode : 2000asqu.book ..... C . ISBN 978-0387987460.
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11. Unión Astronómica Internacional, ed. (13 de agosto de 2015), "RESOLUCIÓN B2 sobre los puntos cero recomendados para las escalas de magnitud bolométrica absoluta y aparente" (PDF) , RESOLUCIÓN B2 , Honolulu: Unión Astronómica Internacional , La XXIX Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional señala [4] que el parsec se define exactamente como (648 000 / ) au según la definición de AU en la Resolución B2 de IAU 2012 ${\displaystyle \pi }$
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23. Choi, Charlse. " ' Star Wars' obtiene el Parsec equivocado de nuevo en 'The Mandalorian ' " . Consultado el 6 de mayo de 2020 .
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enlaces externos

• Guidry, Michael. "Escalas de distancia astronómica" . Astronomía 162: estrellas, galaxias y cosmología . Universidad de Tennessee, Knoxville. Archivado desde el original el 12 de diciembre de 2012 . Consultado el 26 de marzo de 2010 .
• Merrifield, Michael. "pc Parsec" . Sesenta símbolos . Brady Haran para la Universidad de Nottingham .