Российские астрофизики впервые рассчитали "гравитационный шум"

Все существующие оценки удалённости по-настоящему далёких объектов основаны на системе "реперов" — далёких ярких квазаров или галактик. Однако, как показывает новая работа, они могут быть неточны.

Астрофизики из ФИАН, Института космических исследований РАН и МФТИ рассчитали, какие ограничения на точность астрономических наблюдений накладывает "гравитационный шум". Так они называют лёгкие искажения потоков света, достигающих Земли, из-за массивных объектов, которые свет встретил на своём пути. Соответствующая статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Поскольку Земля находится в диске галактики Млечный путь, люди смотрят на окружающую их Вселенную через этот диск. Однако звёзды, газ и чёрные дыры имеют массу, которая слегка искажает любой луч света, проходящий рядом с ними. Каждое отдельное отклонение невелико, но каково их общее влияние — до сих пор был неизвестно. Вычислить это влияние крайне трудно, так как все эти объекты движутся и угол отклонения проходящего мимо них луча меняется во времени (луч "блуждает"). В итоге координаты источника внегалактического излучения начинают колебаться, отклоняясь от их истинного значения.

Чтобы выяснить влияние "гравитационного шума", астрофизики провели серию расчётов. Основой для них стали современные модели распределения материи в Галактике. Для каждой модели была построена двумерная (плоская) "карта" всего неба. Исходя из распределения массы в каждой точке такой карты на неё нанесли средние квадратичные углы смещения далёких источников света относительно их реального положения.

Выяснилось, что те объекты, свет которых на пути к Земле проходит через галактический диск, и в особенности через ядро Млечного пути, видны нам с отклонением до нескольких десятков угловых микросекунд относительно их истинного положения. Зато галактики и квазары, лежащие выше и ниже диска нашей галактики, подвергаются куда меньшему воздействию "гравитационного шума". Для них кажущееся отклонение от истинного положения будет всего три угловые микросекунды.

Работа имеет существенное практическое значение для совершенствования космических телескопов в ближайшем будущем. Планируется довести точность радиотелескопов до 1 угловой микросекунды. А в видимом диапазоне точность надеются поднять до 10 угловых микросекунд. Новые расчёты означают, что радионаблюдения через диск Галактики в итоге всегда происходят с неустранимой ошибкой, которая не позволяет получить ожидаемую точность.

На основе далёких объектов создаётся сеть "опорных точек" для системы координат, используемой в дальней внегалактической астрономии. Погрешности в определении расположения этих "реперов" могут негативно повлиять на точность всех астрометрических наблюдений. В последнее время они стали играть довольно заметную роль в изучении ряда физических параметров окружающей Вселенной, в том числе и её ускоряющегося расширения.