Световое эхо - Light echo

Отраженный свет, идущий по пути B, приходит вскоре после прямой вспышки по пути A, но до света, следующего по пути C. B и C имеют одинаковые видимое расстояние от звезды, как видно из земной шар.

А легкое эхо это физическое явление, вызванное свет отраженный от поверхностей, удаленных от источника, и прибывающих к наблюдателю с задержкой относительно этого расстояния. Явление аналогично эхо из звук, но из-за гораздо более быстрого скорость света, в основном это проявляется только на астрономических расстояниях.

Например, световое эхо возникает при внезапной вспышке новая звезда отражается от космическое облако пыли, и прибывает к зрителю по прошествии более длительного времени, чем это было бы в противном случае при прямом пути. Из-за их геометрии, световое эхо может вызвать иллюзия из сверхсветовое движение.[1]

Объяснение

Расстояние, пройденное от одного фокуса до другого через некоторую точку эллипса, одинаково независимо от выбранной точки.

Световое эхо возникает, когда первоначальная вспышка от быстро яркого объекта, такого как новая звезда отражается от вмешательства межзвездная пыль которые могут находиться или не находиться в непосредственной близости от источника света. Свет от первоначальной вспышки достигает зрителя первым, тогда как свет, отраженный от пыли или других объектов между источником и зрителем, начинает приходить вскоре после этого. Поскольку этот свет двигался только вперед и далеко от звезды, он создает иллюзию эха, расширяющегося быстрее, чем скорость света.[2]

На первой иллюстрации выше свет, идущий по пути A, излучается от первоначального источника и первым достигает наблюдателя. Свет, который следует по пути B, отражается от части газового облака в точке между источником и наблюдателем, а свет, следующий по пути C, отражается от части газового облака, перпендикулярной прямому пути. Хотя свет, идущий по путям B и C, кажется, исходит из одной и той же точки неба к наблюдателю, на самом деле B находится значительно ближе. В результате, эхо события в равномерно распределенном (сферическом) облаке, например, будет казаться наблюдателю расширяющимся со скоростью, приближающейся к скорости света или превышающей ее, потому что наблюдатель может предположить, что свет от B на самом деле является свет от C.

Все отраженные световые лучи, которые исходят от вспышки и вместе достигают Земли, пройдут одинаковое расстояние. Когда лучи света отражаются, возможные пути между источником и Землей, которые приходят одновременно, соответствуют отражениям от эллипсоид с источником вспышки и Землей в качестве двух ее фокусов (см. анимацию справа). Этот эллипсоид со временем естественным образом расширяется.

Примеры

V838 Monocerotis

Изображения, показывающие расширение светового эха V838 Monocerotis. Кредит: НАСА /ЕКА.

Переменная звезда V838 Monocerotis пережили значительный всплеск в 2002 г. Космический телескоп Хаббла. Вспышка оказалась неожиданной для наблюдателей, когда объект, казалось, расширялся со скоростью, намного превышающей скорость света, когда он увеличивался с видимого визуального размера 4 до 7. световых лет в считанные месяцы.[2][3]

Сверхновые

Используя световое эхо, иногда можно увидеть слабые отражения исторических сверхновые. Астрономы вычисляют эллипсоид который имеет земной шар и остаток сверхновой на своем точки фокуса чтобы обнаружить облака пыли и газа на его границе. Идентификация может быть произведена с помощью кропотливого сравнения фотографий, сделанных с разницей в несколько месяцев или лет, и выявления изменений в световой ряби в межзвездной среде. Анализируя спектры В отраженном свете астрономы могут различать химические признаки сверхновых, свет которых достиг Земли задолго до изобретения телескопа, и сравнивать взрыв с его остатками, которым могут быть столетия или тысячелетия. Первый зарегистрированный случай такого эха был в 1936 году, но подробно он не изучался.[3]

Пример - сверхновая SN 1987A, ближайшая сверхновая в наше время. Его световое эхо помогло составить карту морфологии в непосредственной близости. [4] а также для характеристики пылевых облаков, лежащих дальше, но близко к линии прямой видимости с Земли.[5]

Другой пример - SN 1572 сверхновая, наблюдаемая на Земле в 1572 году, где в 2008 году слабое световое эхо было видно на пыли в северной части Млечный Путь.[6][7]

Световое эхо также использовалось для изучения сверхновой, которая произвела остаток сверхновой Кассиопея А.[6] Свет от Кассиопеи А был бы виден на Земле около 1660 года, но остался незамеченным, вероятно, потому, что пыль закрывала прямой обзор. Отражения с разных сторон позволяют астрономам определить, была ли сверхновая асимметричной и светила ли в одних направлениях ярче, чем в других. Прародитель Кассиопеи А подозревался как асимметричный,[8] а изучение светового эха Кассиопеи А позволило впервые обнаружить асимметрию сверхновой в 2010 году.[9]

Еще один пример - сверхновые. SN 1993J [10] и SN 2014J.[11]

Цефеиды

Эхо света, обнаруженное ESO с VLT Обзорный телескоп.[12]

Световое эхо использовалось для определения расстояния до Цефеида переменная RS Puppis с точностью до 1%. Пьер Кавелла в Европейская южная обсерватория описал это измерение как «наиболее точное расстояние до цефеиды».[13]

Новая Персей 1901

В 1939 году французский астроном Поль Кудерк опубликовал исследование под названием «Les Auréoles Lumineuses des Novae» (Светящиеся гало новых звезд).[14] В рамках этого исследования Кудерк опубликовал вывод местоположения эхо-сигналов и временных задержек в параболоиде, а не в приближении эллипсоида на бесконечное расстояние.[14] Однако в своем исследовании 1961 года Ю.К. Гулак подверг сомнению теории Кудерка: «Показано, что есть существенная ошибка в доказательстве, согласно которому Кудерк допускал возможность расширения яркого кольца (туманности) вокруг Новая Персей 1901 со скоростью, превышающей скорость света ".[15] Он продолжает: «Сравнение полученных автором формул с выводами и формулами Кудерка показывает, что совпадение параллакса, рассчитанного по схеме Кудрека, с параллаксами, полученными другими методами, могло быть случайным».[15]

Квазарное световое и ионизационное эхо

Изображение, полученное космическим телескопом Хаббла. NGC 5972, эхо ионизации квазара.

В течение последнего десятилетия были исследованы объекты, известные как световые эхо квазаров или эхо ионизации квазаров.[16][17][18][19][20][21] Хорошо изученным примером светового эха квазара является объект, известный как Hanny's Voorwerp (HsV).[22]

ВС сделан полностью из горячего газа - около 10 000 Цельсия - что астрономы считали, что это должно быть освещено чем-то мощным.[23] После нескольких исследований световых и ионизационных эхо-сигналов было решено, что они, вероятно, вызваны `` эхом '' ранее активного AGN что закрылось. Кевин Шавински, соучредитель сайта Галактический зоопарк, заявил: «Мы думаем, что в недавнем прошлом в галактике IC 2497 находился чрезвычайно яркий квазар. Из-за огромных размеров галактики и Вурверпена свет из того прошлого по-прежнему освещает близлежащий Вурверп, хотя квазар когда-то отключился. за последние 100 000 лет, а сама черная дыра в галактике затихла ».[23] Крис Линтотт, также соучредитель Galaxy Zoo, заявил: «С точки зрения Вурверпена, галактика выглядит такой же яркой, как и до того, как черная дыра отключилась - это световое эхо, которое было заморожено во времени, чтобы мы могли наблюдать."[23] Анализ HsV, в свою очередь, привел к изучению объектов, называемых Voorwerpjes и Зеленые бобовые галактики.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Bond, H.E .; и другие. (2003). «Энергичная звездная вспышка, сопровождаемая околозвездным световым эхом». Природа. 422 (6930): 405–408. arXiv:Astro-ph / 0303513. Bibcode:2003Натура.422..405Б. Дои:10.1038 / природа01508. PMID  12660776.
  2. ^ а б Britt, R. R .; Бонд, Х. (26 марта 2003 г.). "Таинственный взрыв Хаббла Хроники с" сногсшибательными "фотографиями". Space.com. Архивировано из оригинал на 2006-11-25. Получено 2007-04-17.
  3. ^ а б "Хаббл наблюдает световое эхо таинственной извергающейся звезды". Европейское космическое агентство. 26 марта 2007 г.. Получено 2017-05-15.
  4. ^ Sugerman, B.E.K .; Crotts, A. P. S .; Kunkel, W. E .; Heathcote, S. R .; Лоуренс, С. С. (2005). "Новый взгляд на околозвездную среду SN 1987A". Астрофизический журнал. 627 (2): 888–903. arXiv:Astro-ph / 0502268. Bibcode:2005ApJ ... 627..888S. Дои:10.1086/430396.
  5. ^ Малин, Д. "Световое эхо сверхновой 1987A, AAT 66". Австралийская астрономическая обсерватория.
  6. ^ а б Семенюк И. (23 января 2008 г.). «Эхо сверхновой звезды - это окно в прошлое галактики». Новый ученый. Получено 2017-05-15.
  7. ^ Krause, O .; Tanaka, M .; Усуда, Т .; Hattori, T .; Гото, М .; Birkmann, S .; Номото, К. (2008). «Сверхновая звезда Тихо Браге 1572 года как стандартный взрыв типа Ia, выявленная по ее спектру светового эха». Природа. 456 (7222): 617–619. arXiv:0810.5106. Bibcode:2008Натура.456..617K. Дои:10.1038 / природа07608. PMID  19052622.
  8. ^ Wheeler, J.C .; Maund, J. R .; Диван, С. М. (2007). "Форма Cas A". Астрофизический журнал. 677 (2): 1091–1099. arXiv:0711.3925. Bibcode:2008ApJ ... 677.1091W. Дои:10.1086/528366.
  9. ^ Отдых, А .; и другие. (2011). «Прямое подтверждение асимметрии взрыва Cas A SN со световым эхом». Астрофизический журнал. 732: 3. arXiv:1003.5660. Bibcode:2011ApJ ... 732 .... 3R. Дои:10.1088 / 0004-637X / 732/1/3.
  10. ^ Sugerman, B .; Кроттс, А. (2002). "Множественные световые эхо от сверхновой звезды 1993J". Письма в астрофизический журнал. 581 (2): L97. arXiv:astro-ph / 0207497. Bibcode:2002ApJ ... 581L..97S. Дои:10.1086/346016.
  11. ^ Кроттс, А. (2015). "Световое эхо от сверхновой звезды 2014J в M82". Письма в астрофизический журнал. 804 (2): L37. arXiv:1409.8671. Bibcode:2015ApJ ... 804L..37C. Дои:10.1088 / 2041-8205 / 804/2 / L37.
  12. ^ «Эхо света». www.eso.org. Получено 2 апреля 2018.
  13. ^ «Световое эхо шепчет расстояние до звезды» (Пресс-релиз). Европейская южная обсерватория. 11 февраля 2008 г.. Получено 2015-10-18.
  14. ^ а б Кудерк, П. (1939). "Les Auréoles Lumineuses des Novae". Анналы д'Астрофизики. 2: 271–302. Bibcode:1939АнАп .... 2..271С.
  15. ^ а б Гулак, Ю. К. (1961). "Замечания к объяснению распространения световой волны вокруг Новой Персеи 1901". Советская астрономия. 4: 653. Bibcode:1961Сва ..... 4..653Г.
  16. ^ Lintott, C.J .; и другие. (2009). «Зоопарк Галактики:« Ворверпен Ханни », световое эхо квазара?». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 399 (1): 129–140. arXiv:0906.5304. Bibcode:2009МНРАС.399..129Л. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2009.15299.x.
  17. ^ Keel, W. C .; и другие. (2015). "HST-изображение исчезающих кандидатов в AGN. I. Свойства родительской галактики и происхождение расширенного газа". Астрономический журнал. 149 (5): 23. arXiv:1408.5159. Bibcode:2015AJ .... 149..155K. Дои:10.1088/0004-6256/149/5/155.
  18. ^ Schirmer, M .; Diaz, R .; Holhjem, K .; Левенсон, Н. А .; К. Виндж, К. (2013). "Образец галактик Сейферта-2 со сверхъестественными узкими областями всей галактики: квазарное световое эхо?". Астрофизический журнал. 763 (1): 19. arXiv:1211.7098. Bibcode:2013ApJ ... 763 ... 60S. Дои:10.1088 / 0004-637X / 763/1/60.
  19. ^ Davies, R.L .; Schirmer, M .; Тернер, Дж. Э. Х. (2015). "Галактика" Зеленая фасоль "SDSS J224024.1–092748: Распознавание эмиссионной сигнатуры квазарного ионизационного эха". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 449 (2): 1731–1752. arXiv:1502.07754. Bibcode:2015МНРАС.449.1731Д. Дои:10.1093 / мнрас / stv343.
  20. ^ Schirmer, M .; и другие. (2016). "Об ионизационных эхо-сигналах AGN, тепловых эхо-сигналах и дефиците ионизации в каплях Лайман-альфа с низким красным смещением". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 463 (2): 1554–1586. arXiv:1607.06481. Bibcode:2016МНРАС.463.1554С. Дои:10.1093 / mnras / stw1819.
  21. ^ Schweizer, F .; Seitzer, P .; Kelson, D .; Вильянуэва, Э .; Уолт, Г. (2013). "Туманность [O III] остатка слияния NGC 7252: вероятно слабое ионизационное эхо". Астрофизический журнал. 773 (2): 19. arXiv:1307.2233. Bibcode:2013ApJ ... 773..148S. Дои:10.1088 / 0004-637X / 773/2/148.
  22. ^ Ринкон, П. (5 августа 2008 г.). «Учитель находит новый космический объект». Новости BBC. Получено 2016-09-22.
  23. ^ а б c "'Космический призрак "обнаружен астрономом-добровольцем". Phys.org. 5 августа 2008 г.. Получено 2016-09-22.

внешняя ссылка