24 сентября 2019, вторник, 12:26
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

21 февраля 2017, 13:50

«Гравитационный шум» мешает видеть звезды в правильном месте

Иллюстрация: пресс-служба МФТИ, автор Lion on helium

Ученые Института космических исследований РАН и МФТИ установили, что мы никогда не сможем точно определить координаты далеких звезд из-за влияния гравитационного поля нашей собственной Галактики. Кратко о результатах исследования сообщается в пресс-релизе Московского физико-технического института.

Гравитационное поле нашей Галактики ограничивает точность астрометрических наблюдений далеких объектов. Сильнее всего это проявляется для объектов, которые визуально расположены в центральных областях Галактики и Галактической плоскости, где отклонение может достигать нескольких десятков микросекунд дуги. И, что еще важнее, — влияние такого гравитационного «шума» неустранимо. Это значит, что точность определения положения так называемых опорных (реперных) объектов, относительно которых определяются координаты всех других источников, в какой-то момент уже невозможно будет улучшить. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Хорошо известно, что наша планета Земля и сама Солнечная система находятся в глубинах галактики Млечный путь и именно сквозь нее люди смотрят на остальную часть Вселенной. Как оказывается, это вовсе немаловажное обстоятельство для астрофизических исследований. Насколько сильно гравитационное поле нашей Галактики и его неоднородность могут повлиять на точность определения координат далеких — внегалактических — объектов? Попытку оценить это предприняла группа российских астрофизиков из Астрокосмического центра Физического института им. Лебедева и Института космических исследований РАН, Московского физико-технического института, а также Института астрофизики Общества Макса Планка (Германия).

Собственные движения, угловые размеры и тригонометрические параллаксы (видимые смещения) небесных тел, в том числе звезд, — базовые параметры для решения многих астрофизических задач. Эти параметры определяются методами астрометрии, и для того, чтобы определить, например, положение или лучевую скорость звезды, требуется некоторая система координат, относительно которой они будут измеряться. Все используемые сегодня системы координат, в том числе и Международная небесная система отсчета (International Celestial Reference Frame, ICRF) построены по координатам нескольких сотен «определяющих»  внегалактических источников. Квазары и далекие галактики являются идеальными реперными точками для определения небесной системы отсчета, поскольку их угловое движение очень мало — порядка одной сотой угловой миллисекунды (для сравнения, диаметр, например, Луны — чуть более 31 угловой минуты).

Астрофизическое приборостроение развивается бурными темпами и ожидается, что в ближайшем будущем точность радиоинтерферометрических наблюдений достигнет 1 микросекунды, а оптических — 10 микросекунд в год. Однако при такой точности возникает новая сложность — в наблюдения вмешиваются эффекты общей теории относительности, и прежде всего отклонение луча при движении в гравитационном поле.

Когда луч от далекого объекта проходит вблизи какого-либо объекта, он слегка отклоняется гравитацией последнего. Это отклонение обычно очень мало, однако если на пути встречается много таких объектов, то оно может стать значимым. Более того, так как объекты движутся, угол отклонения луча меняется во времени и координаты источника начинают как будто «блуждать» вблизи их истинного значения. Важно отметить, что эффект «блуждания» координат относится ко всем далеким источникам, в том числе и к тем, что являются опорными для построения систем координат.

«При попытке улучшить точность реализации опорной системы координат появляется ограничение, которое уже невозможно обойти просто улучшая точность регистрирующей аппаратуры… Фактически возникает гравитационный шум, не позволяющий повысить точность реализации системы координат выше определенного уровня», — говорит Александр Лутовинов, профессор РАН, руководитель лаборатории ИКИ РАН и преподаватель МФТИ.

Исследователи попытались оценить, насколько сильно такой гравитационный шум может помешать наблюдениям. Основой для расчетов стали современные модели распределения вещества в Галактике. Для каждой модели были построены двумерные «карты» всего неба, на которые нанесены средние квадратичные углы смещения положения далеких источников относительно их истинного положения.

Карта характерных  величин "блуждания" координат источников вблизи их истинного положения, вызываемого "гравитационным шумом" Галактики, в микросекундах дуги (показаны контурами) для десятилетнего интервала наблюдений. Крестиками показаны положения опорных источников Международной небесной системы отсчета.

«Наши вычисления показали, что для разумного времени наблюдений около десяти лет величина среднего квадратичного отклонения смещения положения источников будет составлять около 3 микросекунд дуги на высоких широтах, увеличиваясь до нескольких десятков микросекунд в центральных областях Галактики, — рассказывает Татьяна Ларченкова, старший научный сотрудник АКЦ ФИАН. — А это значит, что когда точность измерений в абсолютной внеатмосферной астрометрии достигнет микросекунд, то эффект «блуждания» координат опорных источников, которое вызывает нестационарное поле Галактики, будет необходимо учитывать».

Учеными были исследованы свойства такого гравитационного шума, которые в будущем позволят выделять его из данных наблюдений, а также было показано, что влияние этого эффекта «блуждания» координат можно частично компенсировать математическими методами.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.