Vår galax gravitationsfält begränsar noggrannheten av astrometriska observationer av avlägsna objekt. Detta är mest uppenbart för objekt som är skymd bakom de centrala delarna av galaxen och det galaktiska planet, där avvikelsen kan vara upp till flera dussin mikrobågsekunder. Och ännu viktigare, effekten av detta gravitations-"brus" kan inte tas bort. Detta betyder att bortom en viss punkt, det kommer inte längre att vara möjligt att förbättra noggrannheten för att bestämma positionen för referensobjekt som används för att definiera koordinaterna för alla andra källor.

Resultaten av studien har publicerats i Astrofysisk tidskrift .

Det är allmänt känt att jorden och solsystemet är inbäddade i Vintergatan, genom vilken vi ser ut mot universum. Som det visar sig, detta faktum är ingen liten sak i astrofysiska studier.

Hur stark effekt kan vår galaxs gravitationsfält och dess olikformighet ha på noggrannheten i att bestämma koordinaterna för avlägsna extragalaktiska objekt? En grupp ryska astrofysiker från Astro Space Center (ASC) i P.N. Lebedev Physical Institute, rymdforskningsinstitutet vid RAS, MIPT, och Max-Planck-Institut fuer Astrophysik (Tyskland) försökte hitta ett svar på denna fråga.

Rätta rörelser, vinkelstorlekar, och trigonometriska parallaxer (synliga förskjutningar) av himlakroppar, inklusive stjärnor, är de grundläggande parametrarna för att lösa många astrofysiska problem. Dessa parametrar bestäms av astrometriska tekniker. För att beräkna stjärnans position eller radiella hastighet, till exempel, det behövs ett koordinatsystem som kan användas för att mäta dem mot. Alla koordinatsystem som för närvarande används, inklusive International Celestial Reference Frame (ICRF), baseras på koordinaterna för flera hundra "definierande" extragalaktiska källor. Kvasarer och avlägsna galaxer är idealiska referenspunkter för att bestämma den himmelska referensramen, eftersom deras vinkelrörelse är mycket liten - runt en hundradels millibågesekund (jämfört med månens diameter, till exempel, vilket är lite mer än 31 bågminuter).

Astrofysisk instrumentering går snabbt framåt, och det förväntas att noggrannheten för radiointerferometriska observationer snart kommer att nå 1 mikrobågsekund, och noggrannheten av optiska observationer 10 mikrobågsekunder per år. Dock, med denna nivå av noggrannhet, det kommer en ny utmaning – den allmänna relativitetsteorin, och i synnerhet avböjningen av en ljusstråle när den rör sig i ett gravitationsfält, störa observationerna.

När en ljusstråle från en avlägsen källa passerar nära något föremål, den avböjs något av den senares gravitation. Denna avvikelse är vanligtvis mycket liten, men om strålen möter flera av dessa föremål på sin väg, avvikelsen kan vara betydande. Dessutom, när föremålen rör sig, strålavböjningsvinkeln ändras med tiden och källkoordinaterna börjar "flicka" runt sitt verkliga värde. Det är viktigt att notera att koordinateffekten "jitter" gäller för alla avlägsna källor, inklusive de som används som referenspunkter för olika koordinatsystem.

"I ett försök att förbättra noggrannheten i implementeringen av koordinatreferenssystemet, vi når en begränsning som inte kan kringgås genom att förbättra noggrannheten hos detekteringsinstrumenten. Faktiskt, det finns gravitationsbrus, vilket gör det omöjligt att öka noggrannheten för att implementera ett koordinatsystem över en viss nivå, säger Alexander Lutovinov, en professor i RAS, chefen för laboratoriet för rymdforskningsinstitutet vid RAS, och en föreläsare vid MIPT.

Forskarna försökte uppskatta hur stor effekt gravitationsbrus kan ha på observationer. Beräkningarna baserades på moderna modeller av den galaktiska materiafördelningen. De tvådimensionella "kartorna" över hela himlen byggdes för varje modell som visar standardavvikelsen för vinkelförskjutningarna i positioner för avlägsna källor i förhållande till deras verkliga positioner.

"Våra beräkningar visar att över en rimlig observationstid på cirka tio år, värdet av standardavvikelsen för förskjutningar i källors positioner kommer att vara cirka tre mikrobågsekunder vid höga galaktiska breddgrader, stiger till flera dussin mikrobågsekunder mot det galaktiska centrumet, " säger Tatiana Larchenkova, en senior forskare vid ASC of P.N. Lebedev fysiska institutet. "Och detta betyder att när noggrannheten för mätningar i absolut astrometri når mikrobågsekunder, den "skakande" effekten av referenskällans koordinater, som orsakas av galaxens icke-stationära fält, kommer att behöva beaktas."

Forskarna undersökte egenskaperna hos detta gravitationsbrus, som, i framtiden, kommer att göra det möjligt att utesluta bullret från observationsdata. They also demonstrated that the "jittering" effect of the coordinates can be partially compensated by using mathematical methods.