Il campo gravitazionale della nostra galassia limita l'accuratezza delle osservazioni astrometriche di oggetti distanti. Questo è più evidente per gli oggetti che sono oscurati dietro le regioni centrali della galassia e il piano galattico, dove la deviazione può essere fino a diverse decine di microarcosecondi. E, cosa più importante, l'effetto di questo "rumore" gravitazionale non può essere rimosso. Ciò significa che oltre un certo punto, non sarà più possibile migliorare la precisione nella determinazione della posizione degli oggetti di riferimento che vengono utilizzati per definire le coordinate di tutte le altre sorgenti.

I risultati dello studio sono stati pubblicati nel Giornale Astrofisico .

È ampiamente noto che la Terra e il sistema solare sono incorporati nella Via Lattea, attraverso cui guardiamo all'universo. Come risulta, questo fatto non è cosa da poco negli studi astrofisici.

Quanto forte può avere il campo gravitazionale della nostra galassia e la sua non uniformità sull'accuratezza nel determinare le coordinate di oggetti extragalattici distanti? Un gruppo di astrofisici russi dell'Astro Space Center (ASC) di P.N. Istituto di Fisica Lebedev, l'Istituto di Ricerca Spaziale della RAS, MIPT, e il Max-Planck-Institut fuer Astrophysik (Germania) ha tentato di trovare una risposta a questa domanda.

Movimenti corretti, dimensioni angolari, e parallasse trigonometriche (spostamenti visibili) dei corpi celesti, comprese le stelle, sono i parametri fondamentali per risolvere molti problemi astrofisici. Questi parametri sono determinati da tecniche astrometriche. Per calcolare la posizione o la velocità radiale della stella, Per esempio, è necessario un sistema di coordinate che può essere utilizzato per misurarli. Tutti i sistemi di coordinate attualmente in uso, compreso l'International Celestial Reference Frame (ICRF), si basano sulle coordinate di diverse centinaia di sorgenti extragalattiche "definitrici". Quasar e galassie lontane sono punti di riferimento ideali per determinare il quadro di riferimento celeste, poiché il loro movimento angolare è molto piccolo, circa un centesimo di milliarco secondo (rispetto al diametro della luna, Per esempio, che è poco più di 31 minuti d'arco).

La strumentazione astrofisica sta avanzando rapidamente, e si prevede che la precisione delle osservazioni radiointerferometriche raggiungerà presto 1 microarcosecondo, e l'accuratezza delle osservazioni ottiche 10 microarcosecondi all'anno. Però, con questo livello di precisione, arriva una nuova sfida:la teoria della relatività generale, e in particolare la deflessione di un raggio luminoso quando si muove in un campo gravitazionale, interferire con le osservazioni.

Quando un raggio di luce proveniente da una sorgente lontana passa vicino a un oggetto, è leggermente deviato dalla gravità di quest'ultimo. Questa deviazione è in genere molto piccola, ma se il raggio incontra molti di questi oggetti sul suo percorso, la deviazione può essere significativa. Inoltre, mentre gli oggetti si muovono, l'angolo di deflessione del raggio cambia nel tempo e le coordinate della sorgente iniziano a "agitare" attorno al loro vero valore. È importante notare che l'effetto "jittering" delle coordinate si applica a tutte le sorgenti lontane, compresi quelli utilizzati come punti di riferimento per diversi sistemi di coordinate.

"Nel tentativo di migliorare l'accuratezza dell'implementazione del sistema di riferimento delle coordinate, raggiungiamo un limite che non può essere aggirato migliorando l'accuratezza degli strumenti di rilevamento. Infatti, c'è rumore gravitazionale, che rende impossibile aumentare la precisione dell'implementazione di un sistema di coordinate al di sopra di un certo livello, "dice Alexander Lutovinov, un professore della RAS, il capo del laboratorio dell'Istituto di ricerca spaziale della RAS, e docente al MIPT.

I ricercatori hanno cercato di stimare quanto effetto il rumore gravitazionale può avere sulle osservazioni. I calcoli erano basati su modelli moderni della distribuzione della materia galattica. Per ogni modello sono state costruite le "mappe" bidimensionali dell'intero cielo che mostrano la deviazione standard degli spostamenti angolari in posizioni di sorgenti lontane rispetto alle loro vere posizioni.

"I nostri calcoli mostrano che in un ragionevole periodo di osservazione di circa dieci anni, il valore della deviazione standard degli spostamenti nelle posizioni delle sorgenti sarà di circa tre microsecondi d'arco alle alte latitudini galattiche, salendo a diverse dozzine di microarcosecondi verso il centro galattico, "dice Tatiana Larchenkova, ricercatore senior presso l'ASC di P.N. Istituto di fisica Lebedev. "And this means that when the accuracy of measurements in absolute astrometry reaches microarcseconds, the "jittering" effect of reference source coordinates, which is caused by the galaxy's non-stationary field, will need to be taken into account."

The scientists investigated the properties of this gravitational noise, quale, nel futuro, will enable the noise to be excluded from observational data. They also demonstrated that the "jittering" effect of the coordinates can be partially compensated by using mathematical methods.