Control deslizante. Crédito:MIPT
El campo gravitacional de nuestra galaxia limita la precisión de las observaciones astrométricas de objetos distantes. Esto es más evidente para los objetos que están ocultos detrás de las regiones centrales de la galaxia y el plano galáctico, donde la desviación puede ser de hasta varias docenas de microsegundos de arco. Y más importante, el efecto de este "ruido" gravitacional no puede eliminarse. Esto significa que más allá de cierto punto, ya no será posible mejorar la precisión de la determinación de la posición de los objetos de referencia que se utilizan para definir las coordenadas de todas las demás fuentes.
Los resultados del estudio se han publicado en la Diario astrofísico .
Es ampliamente conocido que la Tierra y el sistema solar están incrustados dentro de la Vía Láctea, a través del cual miramos hacia el universo. Como resulta, este hecho no es poca cosa en los estudios astrofísicos.
¿Qué efecto puede tener el campo gravitacional de nuestra galaxia y su falta de uniformidad en la precisión de la determinación de las coordenadas de objetos extragalácticos distantes? Un grupo de astrofísicos rusos del Astro Space Center (ASC) de P.N. Instituto de Física Lebedev, el Instituto de Investigaciones Espaciales del RAS, MIPT, y el Max-Planck-Institut fuer Astrophysik (Alemania) intentó encontrar una respuesta a esta pregunta.
Movimientos adecuados tamaños angulares, y paralaje trigonométricos (desplazamientos visibles) de cuerpos celestes, incluyendo estrellas, son los parámetros básicos para resolver muchos problemas astrofísicos. Estos parámetros están determinados por técnicas astrométricas. Para calcular la posición o velocidad radial de la estrella, por ejemplo, Se necesita un sistema de coordenadas que pueda usarse para medirlos. Todos los sistemas de coordenadas actualmente en uso, incluido el Marco de referencia celeste internacional (ICRF), se basan en las coordenadas de varios cientos de fuentes extragalácticas "definitorias". Los cuásares y las galaxias distantes son puntos de referencia ideales para determinar el marco de referencia celeste, ya que su movimiento angular es muy pequeño, alrededor de una centésima de milisegundo de arco (en comparación con el diámetro de la luna, por ejemplo, que es un poco más de 31 minutos de arco).
Un mapa que muestra los valores característicos de la "fluctuación" de las coordenadas de la fuente alrededor de su posición real causada por el "ruido gravitacional" de la galaxia. en microarcsegundos (mostrados en contornos) durante un período de observación de diez años. Las cruces representan las posiciones de las fuentes de referencia ICRF. Crédito:MIPT
La instrumentación astrofísica avanza rápidamente, y se espera que la precisión de las observaciones radiointerferométricas alcance pronto 1 microsegundo de arco, y la precisión de las observaciones ópticas 10 microsegundos de arco por año. Sin embargo, con este nivel de precisión, surge un nuevo desafío:la teoría general de la relatividad, y en particular la desviación de un haz de luz cuando se mueve en un campo gravitacional, interferir con las observaciones.
Cuando un rayo de luz de una fuente distante pasa cerca de cualquier objeto, está ligeramente desviado por la gravedad de este último. Esta desviación suele ser muy pequeña, pero si el rayo encuentra varios de estos objetos en su camino, la desviación puede ser significativa. Además, mientras los objetos se mueven, el ángulo de deflexión del haz cambia con el tiempo y las coordenadas de la fuente comienzan a "fluctuar" alrededor de su valor real. Es importante tener en cuenta que el efecto de "fluctuación" de coordenadas se aplica a todas las fuentes distantes, incluidos los que se utilizan como puntos de referencia para diferentes sistemas de coordenadas.
"Al intentar mejorar la precisión de la implementación del sistema de referencia de coordenadas, llegamos a una limitación que no se puede eludir mejorando la precisión de los instrumentos de detección. De hecho, hay ruido gravitacional, lo que hace que sea imposible aumentar la precisión de la implementación de un sistema de coordenadas por encima de un cierto nivel, "dice Alexander Lutovinov, un profesor de la RAS, el jefe de laboratorio del Instituto de Investigaciones Espaciales del RAS, y conferencista en MIPT.
Los investigadores intentaron estimar cuánto efecto puede tener el ruido gravitacional en las observaciones. Los cálculos se basaron en modelos modernos de distribución de materia galáctica. Los "mapas" bidimensionales de todo el cielo se construyeron para cada modelo que muestra la desviación estándar de los cambios angulares en las posiciones de fuentes distantes con respecto a sus posiciones verdaderas.
"Nuestros cálculos muestran que en un tiempo de observación razonable de unos diez años, el valor de la desviación estándar de los cambios en las posiciones de las fuentes será de alrededor de tres microsegundos de arco en altas latitudes galácticas, rising to several dozen microarcseconds toward the galactic center, " says Tatiana Larchenkova, a senior researcher at the ASC of P.N. Lebedev Physical Institute. "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, which, en el futuro, 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.
