Asteroidide kasutamine kaugete tähtede suuruse mõõtmiseks

Asteroidide varjutatud varjud moodustavad uue põneva meetodi, mis võimaldab astronoomidel kindlaks teha kaugete tähtede suuruse

Kui asteroid möödub tähe ees, võib saadud difraktsioonimuster (siin väga liialdatud) paljastada tähe nurga suuruse (DESY, Lucid Berlin)

Kosmiliste gammakiirte tuvastamiseks kavandatud teleskoopide unikaalseid võimalusi on teadlased kasutanud tähe väikseima nähtava suuruse mõõtmiseks öises taevas tänaseni.

Mõõtmised, mis on tehtud väga energeetilise kiirguskujutusega teleskoobisüsteemis (VERITAS), näitavad hiiglasliku tähe läbimõõtu 2674 valgusaasta kaugusel ja päikesesarnase tähe läbimõõtu 700 valgusaasta kaugusel.

Uuring loob astronoomide jaoks tähtede suuruse määramiseks uue põneva meetodi. Rahvusvaheline meeskond - mida juhivad DESY Tarek Hassan ja Smithsoniani astrofüüsikalise vaatluskeskuse (SAO) Michael Daniel - teatab ajakirjas Nature Astronomy.

Kuna enamik tähti on liiga kaugel, et neid isegi parimate optiliste teleskoopide abil lahutada, kasutas meeskond tähe läbimõõdu mõõtmiseks optilist nähtust, mida nimetatakse difraktsiooniks.

See efekt muudab valguse laine olemuse nähtavaks, kui objekt, näiteks asteroid, tähe ees möödub.

Hassan selgitab: „Uskumatult nõrgad asteroidide varjud mööduvad meist iga päev. Kuid nende varju serv ei ole täiesti terav. Selle asemel ümbritsevad keskmist varju valguse kortsud, nagu veemurrud. ”

Seda optilist nähtust tuntakse difraktsioonimustrina, mida reprodutseeritakse koolilaborites kogu maailmas, lihtsalt suunates laseri teravale servale. Saadud mustri kuju võib paljastada valgusallika nurga suuruse. Kuid erinevalt koolilaborist on asteroidi poolt varjatud tähe difraktsioonimustrit väga raske mõõta.

Daniel jätkab: “Neid asteroidi okupatsioone on raske ennustada. Ja ainus võimalus difraktsioonimustri saamiseks on väga kiirete hetktõmmiste tegemine, kui vari üle teleskoobi pühib. ”

Astronoomid on enne seda kasutanud sarnast tehnikat, mõõtes Kuu poolt varjatud tähtede nurkkiirust. See meetod töötab nurga läbimõõduga umbes ühe milliarcsesekundini - umbes kahe sendise mündi suurus, mis asub Pariisi Eiffeli torni kohal New Yorgist.

Kuid paljudel taevas asuvatel tähtedel pole seda näivat suurust.

Veelgi väiksemate nurkade läbimõõtude lahendamiseks kasutas meeskond Cherenkovi teleskoope - instrumente, mis tavaliselt jälgivad äärmiselt lühikest ja nõrka sinakat helendamist, mida kõrge energiaga osakesed ja gammakiired Maa atmosfääri läbimisel tekitavad.

Tšerenkovi teleskoobid ei pruugi anda parimat optilist pilti, kuid tänu nende tohutule peeglipinnale - segmenteeritult putuka silmaga - on nad eriti tundlikud kiirete valgusvoogude suhtes. See hõlmab tähevalgust.

VERITAS teleskoobid (Chicago ülikool)

Arizonas asuva Fred Lawrence Whipple'i observatooriumi nelja suure VERITAS-teleskoobi abil suutis meeskond selgelt tuvastada tähe TYC 5517–227–1 tähe difraktsioonimustri, kuna selle hõivas 60-kilomeetrine asteroid Imprinetta 22. veebruaril 2018. .

Tänu VERITAS-teleskoopidele, mis võimaldasid meeskonnal teha sekundis 300 pilti, suutsid nad suure täpsusega rekonstrueerida difraktsioonimustri heledusprofiili. Selle tulemuseks oli tähe nurk- või näivläbimõõt 0,125 milliarcsekundit. Koos 2674 valgusaasta kaugusel - see tähendab, et tähe tegelik läbimõõt on üksteist korda suurem kui meie päikesel.

See võimaldas astronoomidel katagoriseerida tähe - kelle klass oli selle ajani olnud mitmetähenduslik - punase hiiglasliku tähena.

Teadlased kordasid feat-i kolm kuud hiljem, 22. mail 2018, kui 88-kilomeetrise läbimõõduga asteroid Penelope varjas tähte TYC 278–748–1.

See teine ​​mõõtmiskomplekt, mille tulemuseks oli nurk, mille nurga suurus on 0,094 milliarcsesekundi ja tegelik läbimõõt on 2,17-kordne meie päikese oma. Sellel korral suutis meeskond võrrelda läbimõõtu varasema hinnanguga, tuginedes muudele karakteristikutele - mis paigutasid selle läbimõõdu päikeseläbimõõduga 2,173-kordselt. Nii et kaks mõõtmiskomplekti kinnitasid teineteist muljetavaldaval määral - ehkki varasem hinnang polnud põhinenud otsesel mõõtmisel.

Daniel jätkab: “See on tähe väikseim nurga suurus, mida kunagi otse mõõdetud.

“Tähtede asteroidide esinemise profileerimine Cherenkovi teleskoopidega annab kümme korda parema eraldusvõime kui tavaline Kuu okuplatsiooni meetod. Samuti on see vähemalt kaks korda teravam kui saadaolevad interferomeetrilised suuruse mõõtmised. ”

Daniel juhib tähelepanu sellele, et meeskonna järgmine samm on mõõtemääramatuse parandamine: „Me loodame, et seda saab märkimisväärselt parandada, optimeerides seadistust, näiteks vähendades salvestatud värvide lainepikkust. Kuna erinevad lainepikkused difundeeruvad erinevalt, määrdub muster välja, kui korraga registreeritakse liiga palju värve. "

Teadlaste hinnangul võiksid sobivad teleskoobid vaadata rohkem kui ühte asteroidi okupatsiooni nädalas. Hassan võtab kokku: “Meie pilootuuring kehtestab uue meetodi tähtede tegeliku läbimõõdu määramiseks. Kuna sama täht näib seda kaugemal, mida kaugemal see on, tähendab väiksematele nurga läbimõõtudele liikumine ka vaatlusvahemiku laiendamist

„Meie hinnangul saab meie meetodil tähti analüüsida kuni kümme korda nii kaugel, kui standardne okupatsioonimeetod seda võimaldab. Kokku võib see meetod anda rahvastiku uuringuteks piisavalt andmeid. ”

Algne uurimus: Loodusastronoomia, 2019; DOI: 10.1038 / s41550–019–0741-z