El parsec (símbolo: pc ) es una unidad de longitud utilizada para medir las grandes distancias a objetos astronómicos fuera del Sistema Solar , aproximadamente igual a 3,26 años luz o 206.265 unidades astronómicas (UA), es decir, 30,9 billones de kilómetros (19,2 billones de millas ). . [a] La unidad de pársec se obtiene mediante 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] (1/3600de grado ). La estrella más cercana, Próxima Centauri , está a unos 1,3 parsecs (4,2 años luz) del Sol : desde esa distancia, la distancia entre la Tierra y el Sol se extiende ligeramente menos de1/3600de un grado de visión. [2] La mayoría de las estrellas visibles a simple vista se encuentran a unos pocos cientos de pársecs del Sol, la más distante a unos pocos miles de pársecs y la galaxia de Andrómeda a más de 700.000 pársecs. [3]
La palabra parsec es una combinación de "paralaje de un segundo" y fue acuñada por el astrónomo británico Herbert Hall Turner en 1913 [4] para simplificar los cálculos de distancias astronómicas de los astrónomos a partir únicamente de datos de observación sin procesar. 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 en el uso común. Aunque los pársecs se utilizan para distancias más cortas dentro de la Vía Láctea , se requieren múltiplos de pársecs para las escalas más grandes del universo, incluidos kilopársecs (kpc) para los objetos más distantes dentro y alrededor de la Vía Láctea, megapársecs (Mpc) para galaxias de media distancia y giga parsecs (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 estandarizada de magnitud bolométrica absoluta y aparente , mencionaba una definición explícita existente del pársec como exactamente648 000/π au, o aproximadamente3.085 677 581 491 3673 × 10 16 metros (basado en la definición de unidad astronómica de la IAU de 2012). Esto corresponde a la definición de parsec de ángulo pequeño que se encuentra en muchas referencias astronómicas. [5] [6]
Imaginando un triángulo rectángulo alargado en el espacio, donde el cateto más corto mide un au ( unidad astronómica , la distancia promedio entre la Tierra y el Sol ) y el ángulo subtendido del vértice opuesto a ese cateto mide un segundo de arco ( 1 ⁄ 3600 de grado), el parsec se define como la longitud del cateto adyacente . El valor de un parsec se puede derivar mediante las reglas de la trigonometría . En pocas palabras, la distancia desde la Tierra a la que el radio de su órbita solar subtiende un segundo de arco.
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 medición se toma desde la Tierra a un lado del Sol, y la segunda se toma aproximadamente medio año después, cuando la Tierra está en el lado opuesto del Sol. [b] La distancia entre las dos posiciones de la Tierra cuando se tomaron las dos mediciones 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 las líneas que van desde el Sol y la Tierra hasta la estrella en el vértice distante . Entonces 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 parsecs de 61 Cygni . [8]
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 mientras 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. Sustituyendo el paralaje de la estrella por el ángulo de un segundo de arco en el triángulo rectángulo imaginario, el cateto largo del triángulo medirá la distancia entre el Sol y la estrella. Un pársec se puede definir como la longitud del lado de un triángulo rectángulo adyacente al vértice ocupado por una estrella cuyo ángulo de paralaje es de un segundo de arco.
El uso del pársec como unidad de distancia se deriva 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 1 segundo de arco, el objeto es 1 pc). del 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 es posible que se haya utilizado antes, el término parsec se mencionó por primera vez en una publicación astronómica en 1913. El astrónomo real Frank Watson Dyson expresó su preocupación por la necesidad de un nombre para esa unidad de distancia. Propuso el nombre de astron , pero mencionó que Carl Charlier había sugerido el siriómetro y Herbert Hall Turner había propuesto el pársec . [4] Fue la propuesta de Turner la que se mantuvo.
Según la definición de 2015,1 au de longitud de arco subtiende un ángulo de1″ en el centro del círculo de radio1 PC . Es decir, 1 pc = 1 au/tan(1″ ) ≈ 206.264,8 au por definición. [9] Conversión de unidades de grados/minutos/segundos a radianes ,
Por lo tanto,
Por lo tanto,
Aproximadamente,
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En el diagrama anterior (no a escala), S representa el Sol y E la Tierra en un punto de su órbita (como para formar un ángulo recto en S [b] ). Por tanto, la distancia ES es una unidad astronómica (au). El ángulo SDE es un segundo de arco (1/3600de un grado ) entonces, por definición, D es un punto en el espacio a una distancia de un parsec del Sol. Mediante trigonometría, la distancia SD se calcula de la siguiente manera:
Debido a que la unidad astronómica se define como149 597 870 700 m , [10] se puede calcular lo siguiente:
Por lo tanto, si1 ly ≈ 9,46 × 10 15 m,
Un corolario establece que un pársec es también la distancia desde la cual se debe observar un disco de un au de diámetro para que tenga un diámetro angular de un segundo de arco (colocando al observador en D y un disco que abarca ES ).
Matemáticamente, para calcular la distancia, dadas las mediciones angulares obtenidas de los instrumentos en segundos de arco, la fórmula sería:
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 para la distancia de la estrella está en unidades astronómicas; si Distancia Tierra-Sol = 1,5813 × 10 −5 ly, la unidad de Distancia estrella está en años luz).
La longitud del parsec utilizado en la Resolución B2 [11] de la IAU de 2015 (exactamente648 000/πunidades astronómicas) corresponde exactamente al obtenido mediante el cálculo de ángulo pequeño. Esto difiere de la definición clásica de tangente inversa en aproximadamente200 km , es decir: sólo después de la undécima cifra significativa . Así como la unidad astronómica fue definida por la IAU (2012) como una longitud exacta en metros, ahora el pársec corresponde a una longitud exacta en metros. Al metro más cercano, el parsec de ángulo pequeño corresponde a30 856 775 814 913 673 m .
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 se limita a aproximadamente0,01″ , y por lo tanto a estrellas no más de100 piezas de distancia. [12] Esto se debe a que la atmósfera de la Tierra limita la nitidez de la imagen de una estrella. [ cita necesaria ] 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 paralajes de aproximadamente100.000 estrellas con una precisión astrométrica de aproximadamente0,97 mas , y obtuvo mediciones precisas de distancias estelares de estrellas de hasta1000 piezas de distancia. [13] [14]
El satélite Gaia de la ESA , lanzado el 19 de diciembre de 2013, está destinado a medir mil millones de distancias estelares con una precisión de20 microarcosegundos, produciendo errores del 10% en mediciones hasta el Centro Galáctico , unos8000 pc de distancia en la constelación de Sagitario . [15]
Las distancias expresadas en fracciones de parsec generalmente involucran objetos dentro de un solo sistema estelar. Así por ejemplo:
Las distancias expresadas en parsecs (pc) incluyen distancias entre estrellas cercanas, como aquellas en el mismo brazo espiral o cúmulo globular . Una distancia de 1000 pársecs (3262 ly) se denota por el kiloparsec (kpc). Los astrónomos suelen utilizar kiloparsecs para expresar distancias entre partes de una galaxia o dentro de grupos de galaxias . Entonces, por ejemplo (NB, un parsec equivale aproximadamente a 3,26 años luz):
Los astrónomos suelen expresar las distancias entre galaxias vecinas y cúmulos de galaxias en megaparsecs (Mpc). Un megaparsec equivale a un millón de pársecs, o unos 3.260.000 años luz. [16] 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 al convertir un desplazamiento al rojo observado z en una distancia d usando la fórmula d ≈C/h× z . [17]
Un gigaparsec (Gpc) equivale a mil millones de pársecs, una de las unidades de longitud más grandes que se utilizan habitualmente. Un gigaparsec equivale aproximadamente a 3.260 millones de años al año, o aproximadamente1/14de la distancia al horizonte del universo observable (dictada por la radiación cósmica de fondo de microondas ). 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 cúmulos de galaxias; y la distancia a los cuásares .
Por ejemplo:
Para determinar el número de estrellas en la Vía Láctea, se seleccionan volúmenes en kiloparsecs cúbicos [c] (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 los supercúmulos , se seleccionan volúmenes en megaparsecs cúbicos [c] (Mpc 3 ). Todas las galaxias de estos volúmenes están clasificadas y contabilizadas. De este modo se puede determinar estadísticamente el número total de galaxias. El enorme vacío de Boötes se mide en megaparsecs cúbicos. [20]
En cosmología física , se seleccionan volúmenes de gigaparsecs cúbicos [c] (Gpc 3 ) para determinar la distribución de la materia en el universo visible y determinar el número de galaxias y quásares. El Sol es actualmente la única estrella en su parsec cúbico, [c] (pc 3 ) pero en los cúmulos globulares la densidad estelar podría ser de100–1000 piezas −3 .
El volumen de observación de los interferómetros de ondas gravitacionales (por ejemplo, LIGO , Virgo ) se expresa en términos de megaparsecs cúbicos [c] (Mpc 3 ) y es esencialmente el valor de la distancia efectiva al cubo.
El parsec aparentemente fue utilizado incorrectamente como medida del tiempo por Han Solo en la primera película de Star Wars , cuando afirmó que su nave, el Halcón Milenario, "hizo el Kessel Run en menos de 12 parsecs". La afirmación se repitió en El despertar de la fuerza , pero esto se cambió 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 de Kessel Run, habilitada por su velocidad y maniobrabilidad. [21] También se utiliza ambiguamente como unidad espacial en The Mandalorian en lugar de una unidad de distancia. [22]
En el libro Una arruga en el tiempo , "Megaparsec" es el apodo que el Sr. Murry le da a su hija Meg. [23]
[
párrafo 14, página 342
] Tomando la unidad de distancia R* como la correspondiente a un paralaje de 1″·0 [… Nota al pie:]
* Es necesario un nombre para esta unidad de distancia.
Charlier
ha
sugerido
Siriometer
, pero si se puede pasar por alto la violencia hacia el 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".
La XXVIII Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional recomienda [adoptado] que la unidad astronómica unidad se redefinirá para que sea una unidad convencional de longitud igual exactamente a
149 597 870 700 m , de acuerdo con el valor adoptado en la Resolución B2 de la IAU 2009
La XXIX Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional señala [4] que la parsec se define exactamente como (648 000/
) au según la definición de la UA en la Resolución B2 de la IAU de 2012
