РСДБ и общая теория относительности
description
Transcript of РСДБ и общая теория относительности
![Page 1: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/1.jpg)
РСДБ и общая теория относительности
14 мая 2013
Санкт-Петербургский Университет14 мая 2013
Олег Титов (Geoscience Australia)
![Page 2: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/2.jpg)
Schematic ofActive Galactic NucleiRedshift z~ 0.1 to 5Distance: billions light yearsParallax = 0Proper motion < 0.1 nrad/yr
Centroid of radiationGets closer to central engine (black hole)As one goes to higherfrequencies, therefore,
Ka-band (32 GHz) is better than X-band (8.4 GHz)
Active Galatic Nuclei (AGN) schematic
Credit: C.M. Urry and P. Padovani, 1995http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/objects/agn/agn_model.html
![Page 3: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/3.jpg)
Active Galactic Nuclei (Marscher)
Features of AGN: Note the Logarithmic length scale.
Credit: Alan Marscher, `Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei and their relationship to the Central Engine,’Proc. of Science,VI Microquasar Workshop: Microquasars & Beyond, Societa del Casino, Como, Italy, 18-22 Sep 2006. Overlay (not to scale): 3 mm radio image of the blazar 3C454.3 (Krichbaum et al. 1999)
R~0.1-1 µas 1mas
![Page 4: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/4.jpg)
Source Structure vs. Wavelength
S-band X-band K-band Q-band2.3 GHz 8.6 GHz 24 GHz 43 GHz13.6cm 3.6cm 1.2cm 0.7cm
Ka-band32 GHz0.9cm
The sources become better ----->
Image credit: P. Charlot et al, AJ, 139, 5, 2010
![Page 5: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/5.jpg)
2354-251
![Page 6: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/6.jpg)
2354-251
![Page 7: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/7.jpg)
2354-251
![Page 8: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/8.jpg)
Квазары любят прятаться за спиной у звезд...
Квазар 2300-307 на телескопе NTT, слева при плохом качествеизображения (2”, август 2010) и при хорошем (0”.6, декабрь 2011)
![Page 9: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/9.jpg)
... и галактик
Тесная пара “галактика - квазар” (SDSS DR9)
![Page 10: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/10.jpg)
Линии поглощения в спектре более далекого объекта соответствуют
красному смещению более близкого
Z=0.499 Z=0.635
![Page 11: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/11.jpg)
РСДБ –
Радиоинтерферометрия наСверхДлинной Базе
![Page 12: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/12.jpg)
РСДБ Появилась в 1964-1965 гг, после изобретения атомных часови открытия квазаровРазделилась на астрономическую РСДБ и геодезическую РСДБ в ~1980, Астрономическая РСДБ – построение изображений, пульсары, радиоспектры и т.д.
Геодезическая РСДБ – координаты квазаров, координаты радиотелескопов, ПВЗ, движение континентов и т.д.
![Page 13: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/13.jpg)
Геодезическая РСДБ
Разрабатывалась в 1970е годы Первые «приличные» наблюдения – в 1979 годуРегулярные наблюдения – в конце 1983 года(4 станции – один раз в 5 дней)
Wettzell (Германия) HRAS 085, Richmond, Westford (США)Onsala60 (Швеция) – 1 раз в месяц
![Page 14: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/14.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Westford
![Page 15: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/15.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Hobart26
![Page 16: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/16.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Hobart26Hobart26
![Page 17: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/17.jpg)
Very Long BaselineInterferometry is a type ofstation differenced range
Delay
• Measures geometric delay by cross-correlating signal from two (2) stations
![Page 18: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/18.jpg)
IVS сеть РСДБ антенн (2010)
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 19: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/19.jpg)
Australian (AuScope) – New Zealand network
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 20: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/20.jpg)
64-метровая антенна в Парксе
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 21: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/21.jpg)
64-метровая антенна в Парксе
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 22: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/22.jpg)
64-метровая антенна в Парксе
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 23: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/23.jpg)
64-метровая антенна в Парксе
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 24: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/24.jpg)
64-метровая антенна в Парксе
Geoscience Australia
14 мая 2013
![Page 25: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/25.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Как работает оптическая наземная астрономия!
![Page 26: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/26.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Как работает РСДБ!
![Page 27: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/27.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Как работает РСДБ!
![Page 28: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/28.jpg)
28C.S. Jacobs 5 Mar 2013
∆VLBI Error Budget
<<<<<<<<<
<<<<<<<<<<<<
Credit: ∆VLBI budget from J.S. Border
![Page 29: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/29.jpg)
14 мая 2013 Geoscience Australia
ICRF2 catalogue (2009)
Geoscience Australia
1.295 defining sources with the positional accuracy ~0.04 mas
2.922 “non-defining” sources
3.2197 VCS sources
3414 sources separated into 3 groups
![Page 30: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/30.jpg)
14 мая 2013 Geoscience Australia
Что получается из РСДБ?
Geoscience Australia
1. Параметры вращения Земли (UT1-UTC и координаты полюса)
2. Ориентация Земли в пространстве (углы нутации)
3. Точные координаты радиотелескопов (Земная система координат)
4. Тектонические скорости движения материковых плит
5. Точные координаты радиоисточников
![Page 31: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/31.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
ICRF2
![Page 32: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/32.jpg)
32C.S. Jacobs 5 Mar 2013
ICRF-2 S/X 3.6cm: 3414 sources
Credit: Ma et al, eds. Fey, Gordon, Jacobs, IERS Tech. Note 35, Germany, 2009
40 µas floor. ~1200 obj. well observed, ~2000 survey session only
![Page 33: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/33.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Accuracy for 295 ‘defining’ sources
![Page 34: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/34.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Accuracy for 1217 ‘non-defining’ sources
![Page 35: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/35.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Общая теория относительности (ОТО)
Деформация пространства-времени в присутствие гравитационных полей
![Page 36: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/36.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Искривления луча света
![Page 37: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/37.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Замедление сигнала
cb
'
'cb
bccb ''
![Page 38: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/38.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
srrsrr
22
11
ln)1(3cGM
В эту формулу входят сразу два эффекта ОТО1. Искривление луча света2. Замедление скорости распространения сигнала
.
)(2ln)1(
2/1
3 srrsbsrbb,rr
22
22
222
c
GM
![Page 39: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/39.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
.2
)(2
)(
1ln)1(3
22
2
3
srr
r
rbrb
sbrb
22
2
2
2
2
r
cGM
.
)(2ln)1(
2/1
3 srrsbsrbb,rr
22
22
222
c
GM
82
112
2/1 xxx
![Page 40: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/40.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
.212
)(2)1(
2
3
22
3
srr
sbrrb
srrr
rbrbsb
rrb
cGM
2rr
.2
)(2
)(
1ln)1(3
22
2
3
srr
r
rbrb
sbrb
22
2
2
2
2
r
cGM
2
1ln2xxx rb
![Page 41: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/41.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
.)cos1(
coscos21
)cos1(
)cos1(2
coscos)1(22
2
3
r
bbr
rbbb
cGM
cos)( bsb
cos)( rbrb
cos)( rsr
![Page 42: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/42.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
.)cos1(
coscos21
)cos1(
)cos1(2
coscos)1(22
2
3
r
bbr
rbbb
cGM
.)cos1(
sinsin2
)1()cos1()(cos
2)1(
)cos1(2)1(
cos1sinsin)1(cos)1(
22
222
32
22
32
2
3
33
rb
cGM
rb
cGM
rb
cGM
rcGMb
rcGMb
![Page 43: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/43.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
cVs
rcGMb
cb
cVs
rcGMb
rcGMb
rcGMb
cb
cVs
rcGM
csb
rcGMb
rcGMb
cVs
rcGM
csb
grav
),(1
cos1sinsin)1(cos
),(1
cos1sinsin)1(cos)1(cos)1(cos
),(1
...)1(1),(cos1sinsin)1(cos)1(
),(1
...)1(1),(
3333
2332
cos1sinsin)1(cos)1(
33
rcGMb
rcGMb
grav
![Page 44: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/44.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Частная производная
srrsrr
22
11
ln)1(3cGM
grav
cos1sinsin
3
rb
cGM
dd
cos1sinsin)1(
3
rb
cGM
grav
cos1sinsin)1(cos)1(
33
rcGMb
rcGMb
grav
cos1sinsincos 33
rb
cGM
rcGMb
dd
Первое слагаемое – “лишнее”!
![Page 45: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/45.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Частная производная
cos1sinsin
3
rb
cGM
dd
cos1sinsincos 33
rb
cGM
rcGMb
dd
После удаления “лишнего” слагаемого из частной производнойточность оценивания параметра улучшается в 2 раза.
σ() = 0.00028 σ() = 0.00015
![Page 46: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/46.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Частная производная
σ() = 0.00028 σ() = 0.00015
По старой формуле для такого же улучшения точности нужнопроводить наблюдения в течение примерно 10 лет
![Page 47: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/47.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
.)cos1(
sinsin2
)1()cos1()(cos
2)1(
)cos1(2)1(
cos1sinsin)1(cos)1(
22
222
32
22
32
2
3
33
rb
cGM
rb
cGM
rb
cGM
rcGMb
rcGMb
.)1cos3()1(sin)1(22
22
33 Rb
cGM
Rb
cGM
2
2
21cos
rR
rR
sin
![Page 48: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/48.jpg)
Geoscience Australia
14 мая 2013
Гравитационная задержка
.)1cos3()1(sin)1(22
22
33 Rb
cGM
Rb
cGM
Даже при постоянном угле между объектом и массивным теломесть возможность наблюдать влияние гравитационного поля.Только уже на координаты квазаров, а на длину базы РСДБкомплекса
2
2
33
)1()1(2Rb
cGM
Rb
cGM
При = 90
![Page 49: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/49.jpg)
Geoscience Australia
13 May 2013
Собственное движение, наведенное гравитационным
полем Галактики
![Page 50: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/50.jpg)
Geoscience Australia
13 May 2013
Собственные движения, наведенные гравитационным полем Галактики
22
sin4R
rcGM 8105.2
- Скорость вращения Галактики
Масса (М Солнца) = 10 = 1
![Page 51: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/51.jpg)
Geoscience Australia
13 May 2013
57 р/и вокруг центра Галактики
![Page 52: РСДБ и общая теория относительности](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022050910/56815ac3550346895dc88e52/html5/thumbnails/52.jpg)
Благодарю за внимание!
14 May 2013