9229 подписчиков

Как астрономы измеряют звезды с помощью астероидов

25 апреля 201925 апр 2019

125

3 мин

Как измерить диаметры далеких звезд? Астрономы только что нашли новый метод.

В течение десятилетий наблюдались астероиды, которые временно блокировали свет звезд позади них. Это так называемые затмения - явления, которые раскрывают формы и размеры астероидов, отбрасывая их определенные оттенки на Землю. Но в последнее время мы также можем использовать офтальмологические явления для измерения размера самих звезд.

Для этой цели служит сеть радиотелескопов Veritas, расположенная в Аризоне. Это группа из четырех двенадцатиметровых телескопов, каждый из которых состоит из 350 шестиугольных зеркальных сегментов. Эта сеть позволяет точно наблюдать синее свечение, связанное с черенковским излучением - возникающие, когда космические гамма-лучи попадают в атмосферу Земли. Но этот телескоп также может - в некотором смысле - наблюдать небо в видимом свете.

Доктор Уистан Бенбоу и его команда упровляли сетью VERITAS для того, чтобы обнаружить небольшие тени астероидов в момент затмения ими звезд. Первым из них был астероид Импринетта 1165 диаметром 60 километров, который проходил на фоне звезды TYC 5517-227-1. Инструмент VERITAS позволил сделать 300 точных фотографий в секунду во время этого затенения, благодаря чему было подсчитано, что звезда в 11 раз больше Солнца. Спустя несколько месяцев астероид 201 Пенелопа прошел перед звездой TYC 278-748-1. На этот раз VERITAS снимал до 2500 изображений в секунду, когда тень астероида скользила по Земле. Это позволило нам измерить диаметр этой еще меньшей звезды, которая оказалась всего в два раза больше Солнца.

Несмотря на то, что зеркала телескопов VERITAS довольно просты, точное измерение диаметров далеких звезд позволяет добиться удивительного временного разрешения этой сети телескопов. Кроме того, они очень большие, что важно для точных измерений с очень быстрой частотой дискретизации. Большие детекторы, такие как VERITAS, также не имеют проблем с влиянием сильного сцинтилляционного шума, то есть мерцанием изображений звезд, вызванным турбулентными движениями воздуха в атмосфере Земли.

Чтобы измерить размер покрытой звезды, астрономы должны сначала захватить тонкие полосы дифракционной картины, которые появляются на краю отбрасываемой тени. В этих полосах световые волны сливаются и растворяются, так что в результате поступающий от них сигнал суммируется или увеличивается. Фактически, каждая тень имеет сходные дифракционные полосы на своих краях, но в случае больших объектов, с которыми мы имеем дело ежедневно, они незаметны для нас. Когда астероид проходит перед звездой, она сама невидима, но наблюдатель увидит, что временно затемненная звезда мерцает. Однако благодаря дифракционным полосам, наблюдаемым вдоль края тени планетоида, яркость звезды будет изменяться предсказуемым образом непосредственно перед и сразу после контакта отбрасываемой тени с Землей.

Эти оценки, однако, все еще подвержены высокой неопределенности измерений - в основном из-за неопределенности независимо определенных орбитальных параметров астероидов. Если есть какие-либо неожиданные отклонения от движения астероида, наземная сеть VERITAS не сможет следовать за ним. Например, тень астероида Импринетта имела только около 50% шансов пройти через сеть отдельных элементов VERITAS, а тень Пенелопы - еще меньше, только 29%. Ученые, однако, показали, что любой телескоп, способный наблюдать звезды с яркостью 10 звездных величин, способен ежегодно наблюдать около пяти подобных затмений.

Этот метод может также работать с телескопами нового поколения, в том числе с телескопом Магелана, который может наблюдать гораздо более слабые звезды. В свою очередь, запланированный LSST ( Большой синоптический обзорный телескоп) будет обладать уникальной способностью захватывать изображения объектов в небе в еще более быстром темпе. Оба этих телескопа увидят свой первый свет в начале следующего десятилетия.

Читать подробнее: