Радиальная скорость - Radial velocity

Самолет, пролетающий мимо радиолокационной станции: вектор скорости самолета (красный) представляет собой сумму радиальной скорости (зеленый цвет) и тангенциальной скорости (синий цвет).

Радиальная скорость объекта по отношению к заданной точке скорость изменения расстояния между объектом и точкой. То есть радиальная скорость - это составляющая скорости объекта, которая указывает в направлении радиуса, соединяющего точку и объект. В астрономии точкой обычно считается наблюдатель на Земле, поэтому радиальная скорость обозначает скорость, с которой объект удаляется от Земли (или приближается к ней при отрицательной радиальной скорости).

В астрономии лучевая скорость часто измеряется в первом порядке приближения с помощью доплеровской спектроскопии . Величина, полученная этим методом, может быть названа барицентрической мерой лучевой скорости или спектроскопической лучевой скоростью. Однако из-за релятивистских и космологических эффектов на больших расстояниях, на которые обычно проходит свет, чтобы достичь наблюдателя от астрономического объекта, эта мера не может быть точно преобразована в геометрическую радиальную скорость без дополнительных предположений об объекте и пространстве между ним и наблюдателем. . Напротив, астрометрическая лучевая скорость определяется астрометрическими наблюдениями (например, вековое изменение годового параллакса ).

Спектроскопическая лучевая скорость

Свет от объекта со значительной относительной лучевой скоростью при испускании будет подвергаться эффекту Доплера , поэтому частота света уменьшается для удаляющихся объектов ( красное смещение ) и увеличивается для приближающихся объектов ( синее смещение ).

Лучевую скорость звезды или других светящихся далеких объектов можно точно измерить, взяв спектр с высоким разрешением и сравнив измеренные длины волн известных спектральных линий с длинами волн из лабораторных измерений. Положительная радиальная скорость указывает, что расстояние между объектами увеличивается или увеличивается; отрицательная лучевая скорость указывает на то, что расстояние между источником и наблюдателем уменьшается или уменьшается.

Уильям Хаггинс рискнул в 1868 году оценить лучевую скорость Сириуса относительно Солнца, основываясь на наблюдаемом красном смещении света звезды.

Диаграмма, показывающая, как орбита экзопланеты меняет положение и скорость звезды, когда они вращаются вокруг общего центра масс.

Во многих двойных звездах , то орбитальное движение обычно вызывает радиальные колебания скорости несколько километров в секунду (км / с). Поскольку спектры этих звезд меняются из-за эффекта Доплера, их называют спектрально-двойными . Радиальную скорость можно использовать для оценки соотношения масс звезд и некоторых элементов орбиты , таких как эксцентриситет и большая полуось . Тот же метод также использовался для обнаружения планет вокруг звезд, так как измерение движения определяет орбитальный период планеты, в то время как результирующая амплитуда лучевой скорости позволяет вычислить нижнюю границу массы планеты с использованием двойной функции масс . Одни только методы радиальной скорости могут выявить только нижнюю границу, поскольку большая планета, вращающаяся под очень большим углом к лучу зрения, будет возмущать свою звезду в радиальном направлении так же сильно, как гораздо меньшая планета с орбитальной плоскостью на луче зрения. Было высказано предположение, что планеты с высокими эксцентриситетами, рассчитанными этим методом, на самом деле могут быть двухпланетными системами с круговой или почти круговой резонансной орбитой.

Обнаружение экзопланет

Метод лучевых скоростей для обнаружения экзопланет

Метод радиальной скорости для обнаружения экзопланет основан на обнаружении изменений скорости центральной звезды из-за изменения направления гравитационного притяжения от (невидимой) экзопланеты, вращающейся вокруг звезды. Когда звезда движется к нам, ее спектр смещается в синюю сторону, а когда она удаляется от нас, она смещается в красную сторону. Регулярно глядя на спектр звезды - и, следовательно, измеряя ее скорость - можно определить, движется ли она периодически из-за влияния компаньона-экзопланеты.

Сжатие данных

С инструментальной точки зрения скорости измеряются относительно движения телескопа. Таким образом, первый важный шаг в сокращении данных - удалить вклад

Смотрите также

использованная литература