Световое эхо - Light echo

Отраженный свет, идущий по пути B, приходит вскоре после прямой вспышки по пути A, но до того, как свет проходит по пути C. B и C имеют такое же видимое расстояние от звезды, как и с Земли .

Световое эхо является физическое явление , вызванное света отражается от поверхности на расстоянии от источника, и прибывающих на наблюдателя с задержкой относительно этого расстояния. Явление аналогично к эху от звука , но из - за гораздо быстрее скорости света , это в основном только сам манифесты над астрономическими расстояниями.

Например, световое эхо возникает, когда внезапная вспышка новой звезды отражается от облака космической пыли и достигает наблюдателя через более длительный период времени, чем это было бы в противном случае при прямом пути. Из - за их геометрии , световые эхо - сигналы могут производить иллюзию о сверхсветовой движения .

Объяснение

Расстояние, пройденное от одного фокуса к другому 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 промежуточной межзвездной пыли, которая может 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 наблюдателем, начинает приходить вскоре после этого. Поскольку этот свет двигался только вперед и от звезды, он создает иллюзию эха, расширяющегося быстрее скорости света .

На первой иллюстрации выше свет, идущий по пути A, излучается от исходного 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 или превышающей скорость света, 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 прибывают одновременно, соответствуют отражениям на эллипсоиде , где источник вспышки и Земля являются двумя ее фокусами (см. Анимацию справа). Этот эллипсоид со временем естественным образом расширяется.

Примеры

V838 Моноцеротис

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

Переменная звезда V838 Monocerotis испытала значительную вспышку в 2002 году, наблюдаемую космическим телескопом Хаббла . Вспышка оказалась неожиданной для наблюдателей, когда объект, казалось, расширился со скоростью, намного превышающей скорость света, когда он увеличился с видимого визуального размера от 4 до 7 световых лет за считанные месяцы.

Сверхновые

Используя световое эхо, иногда можно увидеть слабые отражения исторических сверхновых звезд . Астрономы вычисляют эллипсоид, в фокусах которого находятся Земля и остаток сверхновой, чтобы определить местонахождение облаков пыли и газа на его границе. Идентификация может быть произведена путем кропотливого сравнения фотографий, сделанных с разницей в несколько месяцев или лет, и выявления изменений в световой ряби в межзвездной среде. Анализируя спектры отраженного света, астрономы могут различать химические признаки сверхновых, свет которых достиг Земли задолго до изобретения телескопа, и сравнивать взрыв с его остатками, возраст которых может быть несколько столетий или тысячелетий. Первый зарегистрированный случай такого эха был в 1936 году, но подробно он не изучался.

Примером может служить сверхновая SN 1987A , ближайшая сверхновая в наше время. Его световые эхо помогли составить карту морфологии в непосредственной близости, а также охарактеризовать пылевые облака, расположенные дальше, но близко к лучу зрения с Земли.

Другой пример - сверхновая SN 1572, наблюдаемая на Земле в 1572 году, где в 2008 году слабое световое эхо было замечено на пыли в северной части Млечного Пути .

Световые эхо - сигналы также были использованы для изучения сверхновой , который произвел остаток сверхновой Кассиопея A . 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. Предполагается, что прародитель Кассиопеи А асимметричен, и изучение светового эха Кассиопеи А позволило впервые обнаружить асимметрию сверхновой в 2010 году.

Еще один пример - сверхновые SN 1993J и SN 2014J .

Цефеиды

Световое эхо от RS Puppis распространяется через его отражательную туманность.

Световое эхо использовалось для определения расстояния до переменной цефеид RS Puppis с точностью до 1%. Пьер Кавелла из Европейской южной обсерватории описал это измерение как «наиболее точное расстояние до цефеиды».

Новая Персей 1901

В 1939 году французский астроном Поль Кудерк опубликовал исследование под названием «Les Auréoles Lumineuses des Novae» («Светящиеся гало новых звезд»). В рамках этого исследования Кудерк опубликовал вывод местоположения эхо-сигналов и временных задержек в параболоиде, а не в приближении эллипсоида на бесконечное расстояние. Однако в своем исследовании 1961 г. Ю.К. Гулак подверг сомнению теории Кудерка: «Показано, что в доказательстве есть существенная ошибка, согласно которой Кудерк допускал возможность расширения яркого кольца (туманности) вокруг Новой Персеи 1901 г. со скоростью, превышающей это света ". 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».

Система ShaSS 622-073

Эхо света ShaSS 073 галактик обнаружено ESO «ы VLT Survey Telescope.

Система ShaSS 622-073 состоит из более крупной галактики ShaSS 073 (показано желтым на изображении справа) и меньшей галактики ShaSS 622 (показано синим цветом), которые находятся в самом начале слияния. Яркое ядро ​​ShaSS 073 возбудило своим излучением область газа внутри диска ShaSS 622; Несмотря на то, что ядро ​​потускнело за последние 30 000 лет, регион все еще ярко светится, поскольку он повторно излучает свет.

Квазарное световое и ионизационное эхо

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

В течение последнего десятилетия были исследованы объекты, известные как квазарное световое эхо или квазарное ионизационное эхо. Хорошо изученным примером светового эха квазара является объект, известный как Voorwerp Ханни (HsV).

HsV полностью состоит из газа, настолько горячего - около 10 000 градусов по Цельсию,  - что астрономы сочли, что его нужно освещать чем-то мощным. После нескольких исследований световых и ионизационных эхо-сигналов было решено, что они, вероятно, вызваны «эхом» ранее активного AGN , которое отключилось. Кевин Шавински , соучредитель веб-сайта Galaxy Zoo , 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 все еще освещает близлежащий Вурверп, даже несмотря на то, что квазар отключился где-то за последние 100 000 лет, а сама черная дыра галактики затихла ». 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 для нам наблюдать ". Анализ HsV, в свою очередь, привел к изучению объектов, названных галактиками Voorwerpjes и Green bean .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки