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!
0
Астрономы наблюдают новый тип двойной звезды, существование которой предсказывали

Астрономы наблюдают новый тип двойной звезды, существование которой предсказывали

Исследователи Гарвард-Смитсоновского Центра астрофизики наблюдали новый тип двойной звезды, существование которой долгое время предполагалось. Открытие окончательно подтверждает, как формируется и эволюционирует редкий тип звезд во Вселенной.

Новый класс звезд, описанный в выпуске Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества за этот месяц, был обнаружен Каримом Эль-Бадри с помощью телескопа Шейна в обсерватории Лик в Калифорнии и данных нескольких астрономических обзоров. «Мы наблюдали первое физическое доказательство новой популяции переходных двойных звезд», - говорит Эль-Бадри. «Это захватывающе. Это недостающее з...
02.12.21 12:09
0
0
VLT обнаружил пару сверхмассивных черных дыр

VLT обнаружил пару сверхмассивных черных дыр

Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории, астрономы обнаружили пару сверхмассивных черных дыр, наиболее близких к Земле.

Эти объекты также находятся недалеко друг от друга в сравнении с любой другой ранее обнаруженной парой сверхмассивных черных дыр, и в конечном итоге сольются в одну гигантскую черную дыру. Фоггель с командой смогли определить массы двух объектов, наблюдая за тем, как гравитационное притяжение черных дыр влияет на движение звезд вокруг них. Было обнаружено, что большая черная дыра, расположенная п...
01.12.21 12:24
0
0
Самая большая из наблюдавшихся комет была активна на рекордном расстоянии от Солнца

Самая большая из наблюдавшихся комет была активна на рекордном расстоянии от Солнца

Новое исследование, проведенное астрономами из Университета Мэриленда, показывает, что самая большая из обнаруженных комет Бернардинелли-Бернштейна была активна задолго до того, что считалось ранее, а это означает, что лед внутри нее испаряется и образует оболочку из пыли и пара, известную как кома. Только одна активная комета наблюдалась дальше от Солнца, и она была намного меньше кометы Бернардинелли-Бернштейна.

Это открытие поможет астрономам определить, из чего состоит комета Бернардинелли-Бернштейна, и даст представление об условиях во время формирования Солнечной системы. «Эти наблюдения увеличивают расстояния для активных комет намного дальше, чем нам было известно», - сказал Тони Фарнхэм, автор исследования. Ученые впервые обнаружили комету C/2014 UN271 Бернардинелли-Бернштейна в июне 2021 года с и...
30.11.21 11:19
1
1
Мышам генетически отредактировали микробиом кишечника

Мышам генетически отредактировали микробиом кишечника

Ученые из Калифорнийского университета (UCSF) впервые успешно отредактировали геном бактерий в микробиоме кишечника живых мышей. Вирусы, охотящиеся за бактериями, загружены системой редактирования генов CRISPR, что стало прорывом, который может помочь управлять соотношением между различными видами бактерий для лечения ряда проблем со здоровьем.

В каждом кишечнике огромное сообщество микроорганизмов. Этот микробиом кишечника неразрывно связан с нашим здоровьем, а не только со здоровьем пищеварительной системы. Недавние исследования показали, что микробиом кишечника может играть роль в возникновении аутоиммунных заболеваний, диабета, рака, сердечно-сосудистых заболеваний, болезни Паркинсона, Альцгеймера, рассеянного склероза и даже депресс...
29.11.21 10:56
0
0
Астрономы наблюдают новый тип двойной звезды, существование которой предсказывали

Астрономы наблюдают новый тип двойной звезды, существование которой предсказывали

Исследователи Гарвард-Смитсоновского Центра астрофизики наблюдали новый тип двойной звезды, существование которой долгое время предполагалось. Открытие окончательно подтверждает, как формируется и эволюционирует редкий тип звезд во Вселенной.

Новый класс звезд, описанный в выпуске Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества за этот месяц, был обнаружен Каримом Эль-Бадри с помощью телескопа Шейна в обсерватории Лик в Калифорнии и данных нескольких астрономических обзоров. «Мы наблюдали первое физическое доказательство новой популяции переходных двойных звезд», - говорит Эль-Бадри. «Это захватывающе. Это недостающее з...
02.12.21 12:09
0
0
VLT обнаружил пару сверхмассивных черных дыр

VLT обнаружил пару сверхмассивных черных дыр

Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории, астрономы обнаружили пару сверхмассивных черных дыр, наиболее близких к Земле.

Эти объекты также находятся недалеко друг от друга в сравнении с любой другой ранее обнаруженной парой сверхмассивных черных дыр, и в конечном итоге сольются в одну гигантскую черную дыру. Фоггель с командой смогли определить массы двух объектов, наблюдая за тем, как гравитационное притяжение черных дыр влияет на движение звезд вокруг них. Было обнаружено, что большая черная дыра, расположенная п...
01.12.21 12:24
0
0
Самая большая из наблюдавшихся комет была активна на рекордном расстоянии от Солнца

Самая большая из наблюдавшихся комет была активна на рекордном расстоянии от Солнца

Новое исследование, проведенное астрономами из Университета Мэриленда, показывает, что самая большая из обнаруженных комет Бернардинелли-Бернштейна была активна задолго до того, что считалось ранее, а это означает, что лед внутри нее испаряется и образует оболочку из пыли и пара, известную как кома. Только одна активная комета наблюдалась дальше от Солнца, и она была намного меньше кометы Бернардинелли-Бернштейна.

Это открытие поможет астрономам определить, из чего состоит комета Бернардинелли-Бернштейна, и даст представление об условиях во время формирования Солнечной системы. «Эти наблюдения увеличивают расстояния для активных комет намного дальше, чем нам было известно», - сказал Тони Фарнхэм, автор исследования. Ученые впервые обнаружили комету C/2014 UN271 Бернардинелли-Бернштейна в июне 2021 года с и...
30.11.21 11:19
1
0
Обнаружена волна Ганготри, соединяющая два спиральных рукава Млечного Пути

Обнаружена волна Ганготри, соединяющая два спиральных рукава Млечного Пути

Группа исследователей из Германии, Франции и Великобритании обнаружила длинную тонкую нить плотного газа, соединяющую два спиральных рукава галактики Млечный Путь.

Предыдущие исследования показали, что у других галактик есть особенности, называемые перьями - длинные газовые нити с зазубринами, которые с Земли выглядят как перья. Но из-за того, что галактику Млечный Путь очень сложно изучить с точки зрения Земли, до сих пор не было замечено никаких подобных особенностей. В своей работе исследователи изучали концентрацию угарного газа в данных телескопа APEX ...
28.11.21 13:56
0