พารัลแลกซ์: วัดระยะดาวด้วยวงโคจรของโลก

เมื่อมองวัตถุใกล้จากสองตำแหน่ง มันจะดูเหมือนเลื่อนไปเทียบกับฉากหลังที่อยู่ไกล ยิ่งวัตถุอยู่ใกล้ยิ่งเลื่อนมาก นี่คือหลักการที่สมองใช้กะระยะจากตาสองข้าง และเป็นหลักการเดียวกับที่นักดาราศาสตร์ใช้วัดระยะดาว โดยใช้ตาสองข้างที่ห่างกันมาก คือตำแหน่งของโลกในสองฝั่งของวงโคจร ห่างกันหกเดือน

สูตรและนิยามของพาร์เซก

นิยามของพาร์เซก

มุมพารัลแลกซ์ p นิยามเป็นครึ่งหนึ่งของมุมที่ดาวขยับตลอดปี เท่ากับมุมที่รัศมีวงโคจรของโลก (1 หน่วยดาราศาสตร์) กางออกเมื่อมองจากดาว เพราะมุมเล็กมาก จึงได้ ยิ่งดาวอยู่ไกล มุมนี้ยิ่งเล็ก ระยะทางแปรผกผันกับมุมพารัลแลกซ์

นักดาราศาสตร์นิยามหน่วยระยะทางใหม่ให้สูตรนี้การคำนวณง่ายที่สุด คือพาร์เซก (parallax second) ระยะที่พารัลแลกซ์เท่ากับ 1 พิลิปดาพอดี ราว 3.26 ปีแสง ระยะเป็นพาร์เซกจึงเท่ากับ 1 หารด้วยมุมพารัลแลกซ์เป็นพิลิปดา

ดาวที่มีพารัลแลกซ์ 0.1 พิลิปดาจึงอยู่ห่าง 10 พาร์เซก ส่วนดาวที่ห่าง 326 ปีแสง (100 พาร์เซก) มีพารัลแลกซ์เพียง 0.01 พิลิปดา

มุมที่เล็กมากจนวัดยากหลายพันปี

ตั้งแต่สมัยกรีกโบราณ การที่ไม่เห็นพารัลแลกซ์ของดาวเลยถูกใช้เป็นเหตุผลว่าโลกไม่ได้เคลื่อนที่ จริง ๆ แล้วมุมนั้นเล็กเกินกว่าเครื่องมือยุคนั้นจะวัดได้ ดาวที่ใกล้ที่สุด พร็อกซิมาเซนทอรี มีพารัลแลกซ์เพียง 0.77 พิลิปดา เทียบเท่ากับมองเหรียญบาทจากระยะราวห้ากิโลเมตร การวัดสำเร็จครั้งแรกเกิดในปี ค.ศ. 1838 โดย ฟรีดริช เบสเซิล ซึ่งวัดดาว 61 หงส์ได้ราว 0.31 พิลิปดา นับเป็นหลักฐานโดยตรงที่ยืนยันว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์จริง

จากพื้นโลกสู่อวกาศ

บรรยากาศที่ปั่นป่วนทำให้ภาพดาวสั่น การวัดจากพื้นโลกจึงทำได้แม่นเพียงราวหนึ่งในร้อยพิลิปดา ดาวเทียมฮิปปาร์คอส (ค.ศ. 1989 ถึง 1993) วัดดาวได้ราว 118,000 ดวง ด้วยความแม่นยำราวหนึ่งในพันพิลิปดา ส่วนดาวเทียมไกอาวัดดาวเกือบสองพันล้านดวง ความแม่นยำดีที่สุดถึงราว 10 ถึง 20 ไมโครพิลิปดา ทำให้วัดระยะดาวได้ถึงหลายพันปีแสง และสร้างแผนที่สามมิติของทางช้างเผือกที่ละเอียดที่สุดเท่าที่เคยมี

ขั้นแรกของบันไดระยะทาง

พารัลแลกซ์ใช้ได้กับดาวในทางช้างเผือกเท่านั้น แต่สำคัญมาก เพราะเป็นวิธีที่อาศัยเรขาคณิตล้วน ๆ ไม่ต้องสมมติอะไรเกี่ยวกับดาวเลย ระยะทางที่ได้จากพารัลแลกซ์ใช้ปรับเทียบวิธีอื่น ๆ ทั้งหมดที่วัดไกลกว่านั้น เช่น ดาวแปรแสงเซเฟอิดและซูเปอร์โนวา