天体物理学家研究“引力噪声”对天体物理研究的影响 2018-08-02 06:13:00

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一张地图,显示由银河系的“引力噪声”引起的源坐标围绕其真实位置“抖动”的特征值

轮廓给出了十年观察期的微弧级绝对值

十字架代表ICRF参考源的位置

一群国际天体物理学家试图找出银河系的“引力噪声”有多强

众所周知,我们的行星地球和太阳系本身都嵌入在银河系中,通过这个星系,我们可以看到宇宙

事实证明,这对天体物理研究的影响比以前认为的要大

我们的银河引力场及其非均匀性限制了远处 - 河外物体的天体测量观测的准确性

天体物体(如恒星)的适当运动,角度大小和三角视差(可见位移)是许多天体物理研究的基本参数

这些参数由天体测量技术确定,并且需要坐标系来计算例如恒星的位置或径向速度

目前使用的所有坐标系统,包括国际天体参考框架(ICRF),都是基于几百个“定义”河外源的坐标

类星体和遥远星系是确定天体参考系的理想参考点,因为它们的角运动非常小,约为10微秒(小于月球上1美分硬币的大小)

天体物理仪器正在迅速发展,预计无线电干涉观测的准确度将很快达到1微秒,光学观测将达到10微秒

然而,在这种精度水平下,新的挑战发挥作用,干扰观察:广义相对论,特别是光束在重力场中的偏转

当来自远处光源的光束靠近任何大质量物体时,它的重力会稍微偏转

这种偏差通​​常非常小,但如果光束在其路径上遇到多个物体,则增加的偏差可能变得很大

此外,当物体移动时,光束偏转角度随时间变化,并且源坐标开始围绕其真实值“抖动”

值得注意的是,这种“抖动”效应适用于所有远距离源,包括那些用作不同坐标系参考点的源

在试图提高坐标参考系统的准确性时,在不久的将来,我们将达到更好的检测仪器不能超过的极限

事实上,“引力噪声”使得不可能将坐标系的精度提高到一定水平以上

研究小组现在试图估计引力噪声对观测的影响

该研究依赖于Natalia Lyskova博士在MPA进行的广泛数值计算

她开发了一种高性能并行代码,并基于银河物质分布的现代模型构建了整个天空的二维“偏差图”(见图)

计算结果表明,对于大约十年的合理观测时间,源位置的变化将在高银河系纬度3微弧度到银河系中心附近几十微微秒之间变化

因此,当绝对天体测量精度达到微秒时,必须考虑由于银河系的非平稳引力场引起的参考源坐标的“抖动”效应

但科学家们也有一些好消息:在研究这种引力噪声的特性时,他们能够证明坐标的“抖动”效应可以通过数学方法得到部分补偿

注:该团队包括来自P.N.的Astro空间中心的研究人员

Lebedev物理研究所(俄罗斯),RAS(俄罗斯)空间研究所,莫斯科物理科学与技术研究所(MIPT)和Max-Planck-Institut fuer Astrophysik(德国)

研究:银河引力场对河外源位置精度的影响资料来源:马克斯普朗克研究所