Как при помощи гравитационного линзирования взвешивают звёзды?

Звезда
Изображение с телескопа PAN-STARRS, расположенного на Гавайях, полученное в начале 2011 с близлежащей звездой Ross 322 (синий квадрат) и дальней звездой (в центре зелёного круга) которая будет пройдена Ross 322 в следующие несколько недель. К лету 2015, Ross 322 передвинулась на позицию синего треугольника (согласно Gaia). С тех пор она двигалась вдоль красно-синей линии и в настоящее время сблизилась с дальней звездой. Авторы и права: Astronomy & Astrophysics.

Журнал Astronomy & Astrophysics регулярно публикует заметки о видимом прохождении звёзд, находящихся ближе к Земле, перед более дальними звёздами. Команда астрономов, используя высокоточные измерения космического телескопа Gaia, дала детальный прогноз по двум таким транзитам, которые произойдут в ближайшие месяцы. Во время каждого из них будут наблюдаться изменения в положении дальних звёзд, вызванных гравитационным преломлением света, что позволит определить массу более близких звёзд, которую чрезвычайно трудно определить каким-либо другим способом.

Каждая звезда Млечного пути находится в движении. Но в силу значительных расстояний изменение их положения на небе, так называемое “собственное движение”, чрезвычайно мало и может быть зафиксировано только крупными телескопами за длительные промежутки времени. В очень редких случаях звёзды, расположенные ближе к Земле, проходят в видимой близости со звёздами, находящимися на более значительных расстояниях. В таком положении лучи света дальней звезды проходят сквозь гравитационное поле звезды, находящейся ближе, что изгибает прямую линию их распространения. Это похоже на действие линзы с той лишь разницей, что отклонение здесь вызвано искажением пространства-времени вокруг массивного объекта. Это один из ключевых эффектов, предсказанных общей теорией относительности Эйнштейна, который уже неоднократно подтверждался исследованиями. Искажение света близлежащей звездой называется гравитационным линзированием: свет дальней звезды рассеивается или собирается под небольшим углом, из-за чего та внешне становится ярче. Основной же эффект заключается в наблюдаемом изменении положения звезды на небе, поскольку искажение сдвигает наблюдаемый источник света относительно других, ещё более дальних звёзд. Интенсивность этих явлений базируется на одной и той же переменной – массе «линзирующего» объекта, в данном случае – близлежащей звезды. Таким образом, гравитационное линзирование используется в качестве метода измерения звёздной массы. Разумеется, в тех случаях, когда звёзды не являются частью двойных систем, поскольку в таких обстоятельствах измерения становятся чрезвычайно сложны.

Транзит
Во время прохождения Ross 322 перед дальней звездой, ее первоначальная траектория (тонкая зелёная линия) изменится и будет искажена гравитационным линзированием. Изменения в наблюдаемой позиции, вызванные эффектом гравитационного линзирования представлены толстой синей и тонкой красной линиями, где чёрные точки обозначают конкретные даты. Наибольшие смещения между наблюдаемой позицией (сине-красная линия) и настоящим местонахождением (зелёная линия) ожидаются в начале августа 2018. Авторы и права: Astronomy & Astrophysics.

Предыдущие затруднения в этой методике были связаны с невозможностью достаточно точного предсказания траекторий движения звёзд. Однако поразительный набор данных, состоящий буквально из миллиардов координат звёзд и траекторий их собственного движения, который был недавно обнародован командой Gaia Европейского Космического Агентства под названием Gaia Data Release 2, сделал эти исследования возможными. Эти данные были использованы кандидатом наук Гейдельбергского университета Йонасом Клётером (Jonas Klüter) для поиска соответствующих звёздных прохождений. Из множества таких событий, ожидаемых в течение следующих пятидесяти лет, два происходят прямо сейчас: угловые перемещения близлежащих звёзд с достоверно измеряемыми изменениями видимости дальних произойдут в ближайшие несколько недель. Названия этих объектов — Luyten 143-23 и Ross 322, которые движутся по небу с наблюдаемыми скоростями в 1600 и 1400 угловые миллисекунды в год соответственно. Ближайшие угловые перемещения между близлежащими и дальними звёздами произойдут в июле и августе 2018 года соответственно, когда наблюдаемые методом астрометрического микролинзирования местоположения дальних звёзд изменятся на 1,7 и 0,8 угловые миллисекунды. Одна угловая миллисекунда соответствует изменению угла наблюдения, достаточного, чтобы различить человека, лежащего на поверхности Луны. Задача достаточно сложна, но с лучшими телескопами на планете, эти измерения мельчайших изменений положения звёзд вполне могут быть выполнены.


Больше информации: https://www.aanda.org/

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *