天体物理学家研究“引力噪声”对天体物理学的影响

时间：2021-07-04 07:52:07 来源：

一张地图，显示由银河系的“重力噪声”引起的源坐标“抖动”在其真实位置附近的特征值。轮廓给出了为期十年的观察周期内的绝对值（以微秒为单位）。十字代表ICRF参考源的位置。

一个国际天体物理学家小组试图找出来自银河系的“引力噪声”有多强。

众所周知，我们的地球和太阳系本身都嵌入了银河系，正是通过这个星系，我们才可以看到宇宙。事实证明，这对天体物理学的影响比以前认为的要大。我们银河系的引力场及其不均匀性限制了对遥远（银河系外）物体进行天文观测的准确性。

诸如星星之类的天文物体的正确运动，角度大小和三角视差（可见位移）是许多天体物理学研究的基本参数。这些参数是通过天体测量技术确定的，并且需要一个坐标系来计算例如恒星的位置或径向速度。当前使用的所有坐标系，包括国际天体参考系（ICRF），都基于数百个“定义”河外源的坐标。类星体和遥远的星系是确定天体参考系的理想参考点，因为它们的角运动非常小，大约十微秒（小于月球上1美分硬币的大小）。

天体物理仪器发展迅速，预计无线电干涉观测的准确性将很快达到1微弧秒，光学观测将达到10微弧秒。但是，在这种精确度水平下，一个新的挑战开始出现，干扰了观测结果：相对论的一般理论，尤其是光束在重力场中的偏转。

当来自远方光源的光束靠近任何大型物体时，其重力都会使其略微偏转。该偏差通常很小，但是如果光束在其路径上遇到多个对象，则增加的偏差可能会变得很大。另外，随着物体的移动，光束偏转角会随着时间而变化，并且源坐标开始围绕其真实值“抖动”。重要的是要注意，这种“抖动”效应适用于所有遥远的源，包括那些用作不同坐标系参考点的源。为了提高坐标参考系统的精度，在不久的将来，我们将达到更好的检测仪器无法超越的极限。实际上，“重力噪声”使得不可能将坐标系的精度提高到一定水平以上。

该小组的研究人员现在试图估计重力噪声对观测的影响。该研究依赖于MPA的Natalia Lyskova博士进行的大量数值计算。她开发了高性能的并行代码，并根据现代银河物质分布模型（参见p）建立了整个天空的二维“偏差图”。计算表明，对于大约十年的合理观测时间，在高银河纬度下，源位置的变化将在3微弧秒之间变化，最接近银河系中心的位置将在几十微秒之间变化。

因此，当绝对天文测量的精度达到微秒时，由于银河系的非固定引力场而导致的参考源坐标的“抖动”效应必须予以考虑。但是科学家们也有一些好消息：当研究这种重力噪声的特性时，他们能够证明使用数学方法可以部分补偿坐标的“抖动”效应。

笔记：该团队包括来自美国宾夕法尼亚州太空航天中心的研究人员。列别捷夫物理研究所（俄罗斯），RAS太空研究所（俄罗斯），莫斯科物理技术研究所（MIPT）和马克斯-普朗克科学研究所（德国）。

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