Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Теория относительности Эйнштейна, важная для GPS, наблюдается в далеких звездах

Теория относительности Эйнштейна, важная для GPS, наблюдается в далеких звездах
Что общего у Альберта Эйнштейна, глобальной системы позиционирования (GPS) и пары звёзд в 29 000 световых лет от Земли?


Ответ заключается в эффекте Общей теории относительности Эйнштейна, называемом «гравитационное красное смещение», когда свет смещается в более красные цвета из-за силы тяжести. Используя рентгеновскую обсерваторию Чандра, астрономы обнаружили явление в двух звездах, вращающихся вокруг друг друга в нашей галактике на расстоянии около 29 000 световых лет (200 000 триллионов миль) от Земли. Хотя эти звезды очень далеки, гравитационное красное смещение оказывает ощутимое влияние на современную жизнь, поскольку ученые и инженеры должны принимать их во внимание, чтобы обеспечить точное положение для GPS.

Хотя ученые обнаружили неопровержимые доказательства гравитационных красных смещений в Солнечной системе, было сложно наблюдать их в более далеких объектах в космосе. Новые результаты Чандры убедительно свидетельствуют о действии эффектов гравитационного красного смещения в новой космической обстановке.

Интригующая система 4U 1916-053 содержит две звезды на удивительно близкой орбите. Одна из них - это ядро ??звезды, без внешних слоёв, в результате чего остается звезда, которая намного плотнее Солнца. Другая - нейтронная звезда, еще более плотный объект, созданный, когда массивная звезда коллапсирует в результате взрыва сверхновой. Нейтронная звезда (серая) показана на оттиске художника в центре диска горячего газа, оторвавшегося от своего компаньона (белая звезда слева).

 

Эти две компактные звезды находятся всего в 215 000 миль друг от друга, что примерно равно расстоянию между Землей и Луной. Пока Луна обращается вокруг нашей планеты один раз в месяц, плотная звезда-компаньон в 4U 1916-053 вращается вокруг нейтронной звезды и совершает полный оборот всего за 50 минут.

В новой работе над 4U 1916-053 команда проанализировала рентгеновские спектры, то есть количество рентгеновских лучей на разных длинах волн, с Чандрой. Они обнаружили характерный признак поглощения рентгеновского света железом и кремнием в спектрах. В трех отдельных наблюдениях с Чандрой данные показывают резкое падение обнаруженного количества рентгеновских лучей, близких к длинам волн, на которых атомы железа или кремния, как ожидается, будут поглощать рентгеновские лучи. Один из спектров поглощения железа (провалы слева и справа) включен в основной график. На дополнительном графике показан спектр поглощения кремнием. В обоих спектрах данные показаны серым цветом, а компьютерная модель - красным.

Длины волн этих характерных признаков железа и кремния были сдвинуты в сторону более длинных или более красных длин волн по сравнению с лабораторными значениями, найденными на Земле (показаны синей вертикальной линией для каждого признака поглощения). Исследователи обнаружили, что сдвиг характеристик поглощения был одинаковым в каждом из трех наблюдений Чандры, и что он слишком большой, чтобы его можно было объяснить движением от нас. Вместо этого они пришли к выводу, что это было вызвано гравитационным красным смещением.

Как это связано с Общей теорией относительности и GPS? Согласно теории Эйнштейна, часы под действием силы тяжести бегут медленнее, чем часы, наблюдаемые из отдаленной области, испытывающей более слабую гравитацию. Это означает, что часы на Земле, наблюдаемые с орбитальных спутников, идут медленнее. Для обеспечения высокой точности, необходимой для GPS, этот эффект необходимо учитывать, иначе будут небольшие различия во времени, которые быстро накапливаются, вычисляя неточные позиции.

На все виды света, включая рентгеновские лучи, также влияет сила тяжести. Можно провести аналогию с человеком, который поднимается по спускающемуся эскалатору. При этом человек теряет больше энергии, чем если бы эскалатор был неподвижен или поднимался вверх. Сила тяжести оказывает аналогичное влияние на свет, когда потеря энергии дает более низкую частоту. Поскольку свет в вакууме всегда распространяется с одинаковой скоростью, потеря энергии и более низкая частота означают, что свет, включая признаки железа и кремния, смещается в сторону более длинных волн.

Это первое убедительное свидетельство того, что сигнатуры поглощения смещаются в сторону более длинных волн под действием гравитации в паре звезд, у которых есть либо нейтронная звезда, либо черная дыра. Серьезные доказательства гравитационных красных смещений поглощения ранее наблюдались с поверхности белых карликов, при этом сдвиги длин волн обычно составляют лишь около 15% от таковых для 4U 1916-053.


По словам ученых, газовая атмосфера, покрывающая диск рядом с нейтронной звездой (показана синим цветом), поглощала рентгеновские лучи, давая такие результаты. (Эта атмосфера не связана с выпуклостью красного газа во внешней части диска, которая блокирует свет от внутренней части диска один раз за орбиту.) Размер сдвига в спектрах позволил команде вычислить, насколько далеко эта атмосфера находится вдали от нейтронной звезды, используя Общую теорию относительности и принимая стандартную массу нейтронной звезды. Они обнаружили, что атмосфера расположена в 1500 милях от нейтронной звезды, что эквивалентно только 0,7% расстояния от нейтронной звезды до спутника. Вероятно, она простирается на несколько сотен миль от нейтронной звезды.

В двух из трех спектров также есть свидетельства того, что сигнатуры поглощения были смещены в сторону еще более красных длин волн, что соответствует расстоянию всего 0,04% от расстояния от нейтронной звезды до спутника. Но эти сигнатуры обнаруживаются с меньшей уверенностью, чем сигнатуры, расположенные дальше от нейтронной звезды.

Ученым было предоставлено дополнительное время для наблюдения за Чандрой в следующем году, чтобы изучить эту систему более подробно.

Документ, описывающий эти результаты, был опубликован в выпуске Astrophysical Journal от 10 августа 2020 года.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
-1
НАСА начинает подготовку к запуску первой миссии к троянским астероидам

НАСА начинает подготовку к запуску первой миссии к троянским астероидам

Первый космический аппарат НАСА для исследования троянских астероидов прибыл в пятницу, 30 июля, в Космический центр Кеннеди во Флориде. Сейчас он находится в чистом помещении, готовый начать последние приготовления к запуску в октябре.

У миссии 23-дневный период запуска, начинающийся 16 октября. Lucy пройдет заключительные испытания и заправку топливом, прежде чем ее переместят на стартовую площадку на станции космических сил на мысе Канаверал. «Пандемия коронавируса потребовала от нас изменить методику сборки, интеграции и тестирования», - сказала Донья Дуглас-Брэдшоу, менеджер проекта Lucy в Центре космических полетов имени Г...
04.08.21 11:15
0
0
Почему странная металлическая звезда вылетает из Млечного Пути?

Почему странная металлическая звезда вылетает из Млечного Пути?

Примерно в 2000 световых годах от Земли к краю Млечного Пути движется звезда. Эта звезда, известная как LP 40–365, является одной из уникальной породы быстро движущихся звезд - остатков массивных белых карликов, которые частично сохранились после гигантского звездного взрыва.

«Эта звезда движется так быстро, что почти наверняка покидает галактику… [она] движется почти на 2 миллиона миль в час», - говорит Джей Джей Гермес, доцент астрономии Колледжа искусств и наук Бостонского университета. Но почему этот летающий объект уносится за пределы Млечного Пути? Потому что это осколок от прошлого взрыва сверхновой, который все еще движется вперед. «Пройти через частичную дето...
03.08.21 10:13
0
0
В уникальных окаменелостях сохранился мозг, возрастом 310 миллионов лет

В уникальных окаменелостях сохранился мозг, возрастом 310 миллионов лет

Исследователи обнаружили один из старейших и лучше всего сохранившихся мозгов. Подковоносный краб возрастом 310 миллионов лет был обнаружен с целым мозгом благодаря ранее неизвестному методу сохранения.

Большая часть наших знаний о древних существах происходит от костей - мягкие ткани не очень хорошо сохраняются в окаменелостях. Некоторые механизмы лучше других сохраняют эти хрупкие ткани, и наиболее известный из них - янтарь. Ученые могут сканировать существ в янтарных оболочках, чтобы получить изображения их мозга и других органов. Самые старые янтарные включения датируются около 230 миллионов...
02.08.21 10:58
0
1
«Озера» с жидкой водой на Марсе могут быть просто замороженной глиной

«Озера» с жидкой водой на Марсе могут быть просто замороженной глиной

Несколько лет назад астрономы объявили о невероятном открытии на Марсе озер с жидкой водой, погребенных под ледяной шапкой на южном полюсе. Но, к сожалению, три новых статьи опровергают это утверждение, а новые эксперименты предполагают, что сигнал «воды» создает замороженная глина.

Существует множество свидетельств, указывающих на очень влажное древнее прошлое Красной планеты, и обнаружение жидкой воды, которая все еще скапливается там сегодня, было чем-то вроде Святого Грааля. В 2018 году ученые наконец нашли это - орбитальный аппарат Mars Express вернул радиолокационные сигналы, соответствующие границе раздела с водой. Команда пришла к выводу, что озеро с жидкой водой нахо...
01.08.21 15:21
0
-1
НАСА начинает подготовку к запуску первой миссии к троянским астероидам

НАСА начинает подготовку к запуску первой миссии к троянским астероидам

Первый космический аппарат НАСА для исследования троянских астероидов прибыл в пятницу, 30 июля, в Космический центр Кеннеди во Флориде. Сейчас он находится в чистом помещении, готовый начать последние приготовления к запуску в октябре.

У миссии 23-дневный период запуска, начинающийся 16 октября. Lucy пройдет заключительные испытания и заправку топливом, прежде чем ее переместят на стартовую площадку на станции космических сил на мысе Канаверал. «Пандемия коронавируса потребовала от нас изменить методику сборки, интеграции и тестирования», - сказала Донья Дуглас-Брэдшоу, менеджер проекта Lucy в Центре космических полетов имени Г...
04.08.21 11:15
0
0
Почему странная металлическая звезда вылетает из Млечного Пути?

Почему странная металлическая звезда вылетает из Млечного Пути?

Примерно в 2000 световых годах от Земли к краю Млечного Пути движется звезда. Эта звезда, известная как LP 40–365, является одной из уникальной породы быстро движущихся звезд - остатков массивных белых карликов, которые частично сохранились после гигантского звездного взрыва.

«Эта звезда движется так быстро, что почти наверняка покидает галактику… [она] движется почти на 2 миллиона миль в час», - говорит Джей Джей Гермес, доцент астрономии Колледжа искусств и наук Бостонского университета. Но почему этот летающий объект уносится за пределы Млечного Пути? Потому что это осколок от прошлого взрыва сверхновой, который все еще движется вперед. «Пройти через частичную дето...
03.08.21 10:13
0
1
«Озера» с жидкой водой на Марсе могут быть просто замороженной глиной

«Озера» с жидкой водой на Марсе могут быть просто замороженной глиной

Несколько лет назад астрономы объявили о невероятном открытии на Марсе озер с жидкой водой, погребенных под ледяной шапкой на южном полюсе. Но, к сожалению, три новых статьи опровергают это утверждение, а новые эксперименты предполагают, что сигнал «воды» создает замороженная глина.

Существует множество свидетельств, указывающих на очень влажное древнее прошлое Красной планеты, и обнаружение жидкой воды, которая все еще скапливается там сегодня, было чем-то вроде Святого Грааля. В 2018 году ученые наконец нашли это - орбитальный аппарат Mars Express вернул радиолокационные сигналы, соответствующие границе раздела с водой. Команда пришла к выводу, что озеро с жидкой водой нахо...
01.08.21 15:21
0
3
Первый коммерческий перепрограммируемый спутник запущен в космос

Первый коммерческий перепрограммируемый спутник запущен в космос

Первый в мире коммерческий полностью перепрограммируемый спутник был запущен из Французской Гвианы в пятницу на борту ракеты Ariane 5, открыв новую эру более гибких коммуникаций.

В отличие от обычных моделей, которые спроектированы и «зашиты» на Земле и не могут быть повторно использованы после выхода на орбиту, Eutelsat Quantum позволяет пользователям адаптировать связь к своим потребностям - почти в режиме реального времени. Спутник будет выведен на орбиту примерно через 36 минут после запуска. По данным Европейского космического агентства, поскольку его можно перепрог...
31.07.21 14:31
0