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
Hayabusa2 с образцами почвы астероидов приблизился к дому

Hayabusa2 с образцами почвы астероидов приблизился к дому

Японский космический корабль приближается к Земле после встречи с далеким астероидом, неся образцы почвы и данные, которые могут дать ключ к разгадке происхождения Солнечной системы.

Космический корабль Hayabusa2 покинул астероид Рюгу, примерно в 300 миллионах километров от Земли, год назад и, как ожидается, достигнет Земли и сбросит капсулу с драгоценными образцами в Южной Австралии 6 декабря. Ученые Японского агентства аэрокосмических исследований считают, что образцы, особенно взятые из-под поверхности астероида, содержат ценные данные, на которые не влияет космическое изл...
27.11.20 20:29
0
0
За 102 миллиона долларов ЕКА вернет домой космический мусор

За 102 миллиона долларов ЕКА вернет домой космический мусор

Европейское космическое агентство сообщило, что подписывает контракт на 86 миллионов евро (102 миллиона долларов) со швейцарской начинающей компанией, чтобы доставить на Землю большой кусок орбитального мусора.

В четверг агентство заявило, что сделка с ClearSpace SA приведет к «первой миссии по активному удалению мусора» в 2025 году, в которой изготовленный на заказ космический корабль захватит и собьет часть ракеты, когда-то использовавшейся для доставки спутника на орбиту. Удаляемый с орбиты объект представляет собой так называемый адаптер полезной нагрузки Vespa, который использовался для удержания, ...
26.11.20 19:33
0
2
Астроном-любитель обнаружил возможный источник сигнала "Wow!"

Астроном-любитель обнаружил возможный источник сигнала "Wow!"

Астроном-любитель и ютубер Альберто Кабальеро, один из основателей канала Exoplanets Channel, нашел небольшое количество доказательств источника пресловутого сигнала "Wow!".

В своей статье, загруженной на сервер препринтов arXiv, Кабальеро описывает поиск в базе данных Gaia возможных звезд, подобных Солнцу, на которых могла бы находиться экзопланета, способная поддерживать разумную жизнь. Еще в 1977 году астрономы, работавшие с радиотелескопом Big Ear Radio, находившимся в то время в Делавэре, штат Огайо, записали уникальный сигнал откуда-то из космоса. Это было наст...
24.11.20 18:46
0
5
Понимание "темной" Вселенной и образования изначальных галактик

Понимание "темной" Вселенной и образования изначальных галактик

Видимая материя составляет всего 16% от общей массы Вселенной. Мало что известно о природе остальной её части, называемой темной материей. Еще более удивительным является тот факт, что общая масса Вселенной составляет только 30% ее энергии. Остальное - темная энергия, которая совершенно неизвестна, но ответственна за ускоренное расширение Вселенной.

Чтобы узнать больше о темной материи и темной энергии, астрофизики используют крупномасштабные обзоры Вселенной или подробные исследования свойств галактик. Но они могут интерпретировать свои наблюдения, только сравнивая их с предсказаниями теоретических моделей темной материи и темной энергии. Но эти симуляции требуют десятков миллионов вычислительных часов на суперкомпьютерах. Коллаборация Extr...
23.11.20 20:31
0
1
Hayabusa2 с образцами почвы астероидов приблизился к дому

Hayabusa2 с образцами почвы астероидов приблизился к дому

Японский космический корабль приближается к Земле после встречи с далеким астероидом, неся образцы почвы и данные, которые могут дать ключ к разгадке происхождения Солнечной системы.

Космический корабль Hayabusa2 покинул астероид Рюгу, примерно в 300 миллионах километров от Земли, год назад и, как ожидается, достигнет Земли и сбросит капсулу с драгоценными образцами в Южной Австралии 6 декабря. Ученые Японского агентства аэрокосмических исследований считают, что образцы, особенно взятые из-под поверхности астероида, содержат ценные данные, на которые не влияет космическое изл...
27.11.20 20:29
0
0
За 102 миллиона долларов ЕКА вернет домой космический мусор

За 102 миллиона долларов ЕКА вернет домой космический мусор

Европейское космическое агентство сообщило, что подписывает контракт на 86 миллионов евро (102 миллиона долларов) со швейцарской начинающей компанией, чтобы доставить на Землю большой кусок орбитального мусора.

В четверг агентство заявило, что сделка с ClearSpace SA приведет к «первой миссии по активному удалению мусора» в 2025 году, в которой изготовленный на заказ космический корабль захватит и собьет часть ракеты, когда-то использовавшейся для доставки спутника на орбиту. Удаляемый с орбиты объект представляет собой так называемый адаптер полезной нагрузки Vespa, который использовался для удержания, ...
26.11.20 19:33
0
2
Астроном-любитель обнаружил возможный источник сигнала "Wow!"

Астроном-любитель обнаружил возможный источник сигнала "Wow!"

Астроном-любитель и ютубер Альберто Кабальеро, один из основателей канала Exoplanets Channel, нашел небольшое количество доказательств источника пресловутого сигнала "Wow!".

В своей статье, загруженной на сервер препринтов arXiv, Кабальеро описывает поиск в базе данных Gaia возможных звезд, подобных Солнцу, на которых могла бы находиться экзопланета, способная поддерживать разумную жизнь. Еще в 1977 году астрономы, работавшие с радиотелескопом Big Ear Radio, находившимся в то время в Делавэре, штат Огайо, записали уникальный сигнал откуда-то из космоса. Это было наст...
24.11.20 18:46
0
5
Понимание "темной" Вселенной и образования изначальных галактик

Понимание "темной" Вселенной и образования изначальных галактик

Видимая материя составляет всего 16% от общей массы Вселенной. Мало что известно о природе остальной её части, называемой темной материей. Еще более удивительным является тот факт, что общая масса Вселенной составляет только 30% ее энергии. Остальное - темная энергия, которая совершенно неизвестна, но ответственна за ускоренное расширение Вселенной.

Чтобы узнать больше о темной материи и темной энергии, астрофизики используют крупномасштабные обзоры Вселенной или подробные исследования свойств галактик. Но они могут интерпретировать свои наблюдения, только сравнивая их с предсказаниями теоретических моделей темной материи и темной энергии. Но эти симуляции требуют десятков миллионов вычислительных часов на суперкомпьютерах. Коллаборация Extr...
23.11.20 20:31
0