Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Hvordan man vejer stjerner med gravitationslinser

Billede fra PAN-STARRS-teleskopet på Hawaii fra begyndelsen af ​​2011 med forgrundsstjernen Ross 322 (blå firkant) og baggrundsstjernen (i midten af ​​den grønne cirkel), som vil blive krydset af Ross 322 i de næste par uger. Inden sommeren 2015, Ross 322 var flyttet til positionen for den blå trekant (målt af Gaia). Siden da, den har bevæget sig langs den blå-røde linje og er i øjeblikket tæt på baggrundsstjernens position. Kredit:Astronomi og astrofysik

Astronomi og astrofysik udgiver forudsigelserne af passager i forgrundsstjerner foran baggrundsstjerner. Et hold af astronomer, ved hjælp af ultrapræcise målinger fra Gaia-satellitten, har nøjagtigt forudsagt to passager i de næste måneder. Hver begivenhed vil producere skift i baggrundsstjernens position på grund af lysets afbøjning ved tyngdekraften, og vil tillade måling af massen af ​​forgrundsstjernen, hvilket er ekstremt vanskeligt at bestemme på andre måder.

Hver stjerne i Mælkevejen er i bevægelse. Men på grund af afstandene deres ændringer i position, de såkaldte egenbevægelser, er meget små og kan kun måles med store teleskoper over lange tidsperioder. I meget sjældne tilfælde, en forgrundsstjerne passerer en stjerne i baggrunden, i umiddelbar nærhed set fra Jorden. Lys fra denne baggrundsstjerne skal krydse forgrundsstjernens gravitationsfelt, hvor i stedet for at følge lige stier, lysstrålerne er bøjet. Det er som en linse, undtagen her er afvigelsen forårsaget af rum- og tidsforvrængning omkring enhver massiv krop. Denne effekt var en af ​​hjørnestensforudsigelserne i Einsteins generelle relativitetsteori og er blevet verificeret i solsystemtests i årtier. Denne forvrængning af lyset fra forgrundsstjernen kaldes gravitationslinser:lyset fra baggrundsstjernen afviges eller fokuseres til en mindre vinkel, og stjernen ser lysere ud. Hovedeffekten er ændringen i stjernens tilsyneladende position på himlen, fordi afvigelsen flytter lysets centrum i forhold til andre fjernere stjerner. Begge disse effekter afhænger kun af én ting, massen af ​​linselegemet, i dette tilfælde forgrundsstjernen. Dermed, gravitationslinser er en metode til at veje stjerner. Rent faktisk, at måle massen af ​​stjerner, der ikke er en del af en dobbeltstjerne, er ellers ekstremt vanskeligt at gøre.

Tidligere, vanskeligheden ved denne metode var at kunne forudsige stjernernes bevægelser med høj nok præcision. Det spektakulære datasæt med bogstaveligt talt milliarder af stjernepositioner og egenbevægelser, der for nylig blev offentliggjort som Gaia Data Release 2 af ESA Gaia-konsortiet, har gjort denne forskning mulig. Disse data blev brugt af Jonas Klüter, der laver en ph.d. ved Heidelberg Universitet, at søge efter så tætte passager af stjerner. Af de mange nære møder, der vil ske i de næste 50 år, to passager foregår lige nu:de nærmeste vinkeladskillelser vil blive nået i de næste par uger med målbare effekter på baggrundsstjernernes positioner. Navnene på disse to forgrundsstjerner er Luyten 143-23 og Ross 322; de bevæger sig hen over himlen med tilsyneladende hastigheder på omkring 1, 600 og 1, 400 millibuesekunder om året, henholdsvis. De nærmeste vinkeladskillelser mellem forgrunds- og baggrundsstjerner vil forekomme i juli og august 2018, henholdsvis, når de tilsyneladende positioner af baggrundsstjernerne vil blive forskudt, på grund af den astrometriske mikrolinseeffekt, med 1,7 og 0,8 millibuesekunder. Et millibuesekund svarer til den vinkel, hvorunder et menneske, der ligger på månens overflade, vil blive set. Det er en udfordrende opgave, men med de bedste teleskoper på jorden, disse forskydninger af stjernepositioner er målbare.

Når Ross 322 passerer baggrundsstjernen, dets forventede spor (tynd grøn linje) vil blive påvirket og modificeret af gravitationslinser. De karakteristiske positionsændringer frembragt af gravitationslinseeffekten er vist som en tyk blå-tynd rød linje; de sorte prikker markerer bestemte datoer. Det største skift mellem den faktiske position (blå-rød linje) og den uforstyrrede position (grøn linje) forventes i begyndelsen af ​​august 2018. Kredit:Astronomy &Astrophysics




Varme artikler