Het zwaartekrachtveld van onze melkweg beperkt de nauwkeurigheid van astrometrische waarnemingen van verre objecten. Dit is het duidelijkst voor objecten die verduisterd zijn achter de centrale gebieden van de melkweg en het galactische vlak, waar de afwijking kan oplopen tot enkele tientallen microboogseconden. En nog belangrijker, het effect van deze zwaartekracht "ruis" kan niet worden verwijderd. Dit betekent dat vanaf een bepaald punt, het zal niet langer mogelijk zijn om de nauwkeurigheid te verbeteren van het bepalen van de positie van referentie-objecten die worden gebruikt om de coördinaten van alle andere bronnen te definiëren.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Het is algemeen bekend dat de aarde en het zonnestelsel zijn ingebed in de Melkweg, waardoor we naar het heelal kijken. Zoals het blijkt, dit feit is geen geringe zaak in astrofysische studies.

Hoe sterk kan het zwaartekrachtveld van ons melkwegstelsel en de niet-uniformiteit ervan hebben op de nauwkeurigheid van het bepalen van de coördinaten van verre extragalactische objecten? Een groep Russische astrofysici van het Astro Space Center (ASC) van P.N. Lebedev Fysisch Instituut, het Space Research Institute van de RAS, MIPT, en het Max-Planck-Institut fuer Astrophysik (Duitsland) probeerden een antwoord op deze vraag te vinden.

juiste bewegingen, hoekige maten, en trigonometrische parallaxen (zichtbare verplaatsingen) van hemellichamen, inclusief sterren, zijn de basisparameters voor het oplossen van veel astrofysische problemen. Deze parameters worden bepaald door astrometrische technieken. Om de positie of radiale snelheid van de ster te berekenen, bijvoorbeeld, er is een coördinatensysteem nodig waarmee ze kunnen worden gemeten. Alle coördinatensystemen die momenteel in gebruik zijn, inclusief het International Celestial Reference Frame (ICRF), zijn gebaseerd op de coördinaten van enkele honderden "definiërende" extragalactische bronnen. Quasars en verre sterrenstelsels zijn ideale referentiepunten voor het bepalen van het hemelse referentiekader, omdat hun hoekbeweging erg klein is - ongeveer een honderdste milliboogseconde (vergeleken met de diameter van de maan, bijvoorbeeld, dat is iets meer dan 31 boogminuten).

Astrofysische instrumentatie vordert snel, en er wordt verwacht dat de nauwkeurigheid van radio-interferometrische waarnemingen binnenkort 1 microboogseconde zal bereiken, en de nauwkeurigheid van optische waarnemingen 10 microboogseconden per jaar. Echter, met deze nauwkeurigheid, komt er een nieuwe uitdaging:de algemene relativiteitstheorie, en in het bijzonder de afbuiging van een lichtstraal bij beweging in een zwaartekrachtveld, interfereren met de waarnemingen.

Wanneer een lichtstraal van een verre bron dichtbij een object komt, het wordt enigszins afgebogen door de zwaartekracht van de laatste. Deze afwijking is meestal erg klein, maar als de straal meerdere van deze objecten op zijn pad tegenkomt, de afwijking kan aanzienlijk zijn. In aanvulling, terwijl de objecten bewegen, de bundelafbuigingshoek verandert in de tijd en de broncoördinaten beginnen te "jitteren" rond hun werkelijke waarde. Het is belangrijk op te merken dat het coördinaat "jittering" -effect van toepassing is op alle verre bronnen, inclusief die welke worden gebruikt als referentiepunten voor verschillende coördinatensystemen.

"Bij een poging om de nauwkeurigheid van het implementeren van het coördinatenreferentiesysteem te verbeteren, we bereiken een beperking die niet kan worden omzeild door de nauwkeurigheid van de detectie-instrumenten te verbeteren. In feite, er is zwaartekrachtgeluid, waardoor het onmogelijk is om de nauwkeurigheid van het implementeren van een coördinatensysteem boven een bepaald niveau te vergroten, " zegt Alexander Lutovinov, een professor van de RAS, het hoofd van het laboratorium van het Space Research Institute van de RAS, en een docent aan het MIPT.

De onderzoekers probeerden in te schatten hoeveel invloed zwaartekrachtruis kan hebben op waarnemingen. De berekeningen waren gebaseerd op moderne modellen van de verdeling van galactische materie. De tweedimensionale "kaarten" van de hele lucht werden voor elk model gebouwd en toonden de standaarddeviatie van de hoekverschuivingen in posities van verre bronnen ten opzichte van hun werkelijke posities.

"Onze berekeningen laten zien dat over een redelijke observatietijd van ongeveer tien jaar, de waarde van de standaarddeviatie van verschuivingen in posities van bronnen zal ongeveer drie microboogseconden zijn op hoge galactische breedtegraden, stijgend tot enkele tientallen microboogseconden in de richting van het galactische centrum, " zegt Tatiana Larchenkova, senior onderzoeker bij het ASC van P.N. Lebedev Fysisch Instituut. "And this means that when the accuracy of measurements in absolute astrometry reaches microarcseconds, the "jittering" effect of reference source coordinates, which is caused by the galaxy's non-stationary field, will need to be taken into account."

The scientists investigated the properties of this gravitational noise, die, in the future, will enable the noise to be excluded from observational data. They also demonstrated that the "jittering" effect of the coordinates can be partially compensated by using mathematical methods.