Astrometria je časť astronómie, ktorá sa zaoberá meraním pohybu objektov vo vesmíre, napríklad hviezd. Dva hlavné spôsoby merania týchto objektov sú vlastný pohyb a paralaxa.

Vlastný pohyb je zmena polohy objektu v čase pri pohľade zo Zeme. Tak ako všetko ostatné, čo sa pohybuje, aj vlastný pohyb hviezdy sa meria tak, že sa pozeráme na to isté miesto v rôznych časových obdobiach a zisťujeme, o koľko sa hviezda posunula. Rozdiel pri hviezdach je v tom, že zo Zeme sa pohybujú veľmi pomaly, takže musíme merať v oblúkových sekundách za rok. Ak má hviezda veľký vlastný pohyb, zvyčajne to znamená, že je blízko. Barnardova hviezda, hviezda s najväčším vlastným pohybom, sa na oblohe posunie len o 1 stupeň (3600 oblúkových sekúnd) za 348 rokov.

Podrobnejšie o vlastnom pohybe

Vlastný pohyb sa obyčajne rozkladá na dve zložky: pohyb v rektascenzii (mu_alpha, často uvádzaný ako mu_alpha*cos(delta)) a pohyb v deklinácii (mu_delta). Jednotkou merania je arcsekunda za rok (", napr. 0,1" = 100 milióntín oblúkovej sekundy za rok) alebo častejšie milioblúková sekunda za rok (mas/yr). Zo známeho vlastného pohybu a vzdialenosti možno vypočítať tangenciálnu rýchlosť hviezdy v km/s podľa vzorca vt = 4,74 * mu ("/yr) * d (pc), kde 4,74 je konverzný faktor.

Paralaxa a meranie vzdialeností

Paralaxa je zdanlivý rozdiel v polohe objektu pri pohľade z dvoch alebo viacerých rôznych miest. Keď sa na objekt pozeráme z nového miesta, vzniká nová zorná čiara vedúca od diváka k objektu, ktorá ukazuje iné pozadie v diaľke. Paralaxa sa meria pomocou uhla medzi dvoma zornými čiarami.

V astrometrii sa často používa ročná paralaxa, ktorá vzniká pri pozorovaní z rôznych bodov dráhy Zeme okolo Slnka (baseline ≈ 2 AU medzi opačnými miestami v roku). Konvenčne sa ročná paralaxa p (uvedená v oblúkových sekundách) definuje tak, že vzdialenosť v parsekoch sa dá vyjadriť ako d (pc) = 1 / p ("). To znamená, že hviezda s paralaxou 1" je vo vzdialenosti 1 parseku (približne 3,26 svetelného roka). Prakticky sa meria malý uhol (často v mas = milioblúkových sekundách), takže táto metóda je použiteľná priamo pre najbližšie tisícky hviezd; pre väčšie vzdialenosti sa parallaxné uhly stávajú príliš malé na priame měření.

Presnosť meraní a moderné misie

Presnosť astrometrie sa v priebehu desaťročí výrazne zlepšila. Z pozemných meraní v minulosti (mas- až sub-mas úrovne) sa prešlo na satelitné misie ako Hipparcos (presnosť radovo ~1 mas pre najjasnejšie hviezdy) a najnovšie Gaia, ktorá poskytuje presnosti od jednotiek mas až po mikrooblúkovú sekundu (µas) v závislosti od jasnosti hviezdy. Gaia vytvorila katalóg s miliardami hviezd, s presnými hodnotami polohy, paralaxy a vlastného pohybu. Pre extrémne presné položenia niektorých zdrojov sa používa aj VLBI (Very Long Baseline Interferometry), ktorý dosahuje µas presnosť pre rádiové zdroje.

Aplikácie astrometrie

  • Určovanie vzdialeností a mapa rozloženia hviezd v Mliečnej dráhe.
  • Štúdium kinematiky hviezd a dynamiky galaxie (pohyby hviezd, členenie populácií).
  • Objavovanie a charakterizácia binárnych hviezd a exoplanét sledovaním astrometrického „kývania“ hviezdy spôsobeného obiehajúcim telesom.
  • Presné určenie dráh blízkych objektov slnečnej sústavy (asteroidy, planéty) a navigácia kozmických sond.
  • Vytváranie referenčných rámcov (ako ICRS) a astrometrických katalógov slúžiacich ako základ pre ďalšie pozorovania.

Obmedzenia a chyby

Meranie polôh a paralax je citlivé na rôzne zdroje chýb: atmosferické rušenie pri pozemných meraniach, systémové chyby v prístrojoch, chromatická disperzia, pohyb zdroja v dôsledku binárneho spoločníka a nesprávne modelovanie referenčného rámca. Moderné satelitné misie minimalizujú atmosférické chyby, ale vyžadujú dôkladnú kalibráciu a spracovanie dát, aby sa dosiahla plánovaná presnosť.

Astrometria je tak základný nástroj astronómie — poskytuje priame a kľúčové merania pozícií a pohybov, ktoré sú nevyhnutné pre pochopenie vzdialeností, dynamiky a evolúcie hviezd i galaxii.