Уточнять положение объектов во Вселенной помешает «гравитационный шум»

Группа российских астрофизиков установила, что точность определения положения так называемых опорных (реперных) объектов Вселенной, относительно которых определяются координаты всех других источников, можно повышать лишь до определенного предела. В исследовании приняли участие ученые из Астрокосмического центра Физического института имени П.Н. Лебедева РАН и Института космических исследований РАН, Московского физико-технического института, а также Института астрофизики Общества имени Макса Планка. О своей работе ученые рассказали в The Astrophysical Journal. Работа была поддержана грантом РНФ №14-22-00271.

Гравитационное поле нашей галактики ограничивает точность астрометрических наблюдений далеких объектов. Сильнее всего это проявляется для объектов, которые визуально расположены в центральных областях галактики и галактической плоскости, где отклонение может достигать нескольких десятков микросекунд дуги.

Когда луч от далекого объекта проходит вблизи какого-либо небесного тела, он слегка отклоняется гравитацией последнего. Это отклонение обычно очень мало, однако если на пути встречается много таких объектов, то оно может стать значимым. Более того, так как объекты движутся, угол отклонения луча меняется во времени, и координаты источника начинают как будто «блуждать» вблизи их истинного значения. Важно отметить, что эффект «блуждания» координат относится ко всем далеким источникам, в том числе и к тем, что являются опорными для построения систем координат.

«При попытке улучшить точность реализации опорной системы координат появляется ограничение, которое уже невозможно обойти, просто улучшая точность регистрирующей аппаратуры. Фактически возникает гравитационный шум, не позволяющий повысить точность реализации системы координат выше определенного уровня», — рассказал один из авторов исследования, руководитель лаборатории ИКИ РАН и преподаватель МФТИ Александр Лутовинов.

Исследователи попытались оценить, насколько сильно такой гравитационный шум может помешать наблюдениям. Основой для расчетов стали современные модели распределения вещества в Галактике. Для каждой модели были построены двумерные «карты» всего неба, на которые нанесены средние квадратичные углы смещения положения далеких источников относительно их истинного положения.

«Наши вычисления показали, что для разумного времени наблюдений около десяти лет величина среднего квадратичного отклонения смещения положения источников будет составлять около 3 микросекунд дуги на высоких широтах, увеличиваясь до нескольких десятков микросекунд в центральных областях галактики, — пояснила один из авторов работы, старший научный сотрудник АКЦ ФИАН Татьяна Ларченкова. — А это значит, что когда точность измерений в абсолютной внеатмосферной астрометрии достигнет микросекунд, то эффект «блуждания» координат опорных источников, которое вызывает нестационарное поле Галактики, будет необходимо учитывать».

Ученые исследовали свойства такого гравитационного шума, которые в будущем позволят выделять его из данных наблюдений. Также было показано, что влияние этого эффекта «блуждания» координат можно частично компенсировать математическими методами.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.