Световое эхо

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск
У этого термина существуют и другие значения, см. Эхо (значения).

Светово́е э́хо — феномен, наблюдаемый в астрономии. По аналогии со звуковым эхо, световое эхо возникает при внезапной вспышке света (например, при вспышках новых), когда свет отражается от объектов вне источника и прибывает к наблюдателю через некоторое время после первоначальной вспышки. Из-за особенностей геометрии явления световое эхо может порождать иллюзию, что свет приходит к наблюдателю со сверхсветовой скоростью[1].





Объяснение

Световое эхо — результат отражения света вспышки объекта от облаков межзвёздной пыли. Свет от начальной вспышки прибывает к наблюдателю первым, в то время как свет, отраженный от пыли и других объектов вокруг источника, начинает прибывать несколько позже. Чем дальше находятся пылинки, высвеченные вспышкой, тем позднее приходят к наблюдателю фотоны. Эта задержка создает видимость расширения облака пыли. При этом в плоскости наблюдателя будет видно «движение» облака пыли с очень высокой скоростью (нередко со сверхсветовой)[2].

На рисунке справа свет, идущий по пути A, приходит от источника к наблюдателю в первую очередь. Свет, который проходит по пути B, отражается от части газового облака в точке между источником и наблюдателем, а свет, проходящий по пути C, отражается от части газового облака, перпендикулярного пути A. Хотя свет, идущий по путям B и C, для наблюдателя исходит из одной и той же точки в небе, путь B на самом деле значительно короче. В результате облако пыли, по мнению наблюдателя, расширяется гораздо быстрее, чем скорость света.

Так как скорость света постоянна, весь свет, который приходит от вспышки в одно и то же время, должен проходить одинаковое расстояние. Когда луч света отражается, возможные пути между источником и наблюдателем соответствуют отражениям на эллипсоиде, в котором наблюдатель и источник, находятся в фокусах эллипсоида (см. анимацию справа). Этот эллипсоид естественно расширяется с течением времени.

Световое эхо от сверхновых звезд может быть использовано в качестве стандартной линейки при определении расстояний во Вселенной[3][4].

Примеры

Переменная звезда V838 Единорога испытала значительные вспышки, которые наблюдались космическим телескопом Хаббла в 2002 году. Взрыв преподнёс сюрприз наблюдателям, когда объект расширился со скоростью, намного превышающей скорость света, так как оболочка увеличила свой видимый размер с 4 до 7 световых лет в течение нескольких месяцев[2]. На самом деле ничего никуда не движется — свет лишь проявляет невидимые доселе пылевые оболочки, которые звезда сформировала загодя. Расширение светового эха продолжалось вплоть до 2010 года[5].

Световое эхо было использовано для определения расстояния до переменной-цефеиды RS Кормы с точностью до 1 % от его истинного значения. По мнению авторов статьи, в которой были изложены результаты[6], это расстояние является наиболее точным измеренным расстоянием до цефеиды. Световое эхо наблюдалось у современной сверхновой SN 1987A[7]:29, одного из ближайших взрывов сверхновых звезд к современной эпохе. Первый зарегистрированный случай светового эха был в 1936 году[5], но он не изучен в деталях.

Рассчитав эллипсоид, в котором Земля и остаток сверхновой находятся в фокусах, и найдя места, где он пересекается с эллипсоидом облака пыли и газа, иногда можно увидеть слабые отражения исторических сверхновых. Используя световое эхо, астрономы могут анализировать спектр сверхновых, свет которых достиг Земли еще задолго до изобретения телескопа, много столетий или тысячелетий назад. Одним из примеров является взрыв сверхновой SN 1572, наблюдавшийся на Земле в 1572 году. В 2008 году слабый свет эха был замечен на пыли в северной части Млечного Пути[8][9]. Световое эхо может быть определено путём сравнения фотографий газа и пылевых облаков, снятых с интервалом в несколько месяцев или лет. Рябь от светового эха в виде пятен изменения яркости пройдёт через облака пыли. Если источник света неизвестен, несколько таких наблюдений помогут восстановить эллипсоид, позволив астрономам определить происхождение световой вспышки.

Световое эхо было использовано для изучения сверхновых, которые привели к образованию остатка сверхновой Кассиопея A[8]. Свет Кассиопеи A достиг Земли около 1660 года, но остался незамеченным, возможно, потому что облака пыли находились на линии прямой видимости и поглотили свет. Исследования отражённого света с разных направлений позволяют астрономам определить, была ли сверхновая асимметрична в некоторых направлениях, или нет. Прародитель Кассиопеи A подозревался в асимметрии[10], и изучение света остатков Кассиопеи A позволило в 2010 году произвести первое обнаружение асимметрии взрыва сверхновой[11].

См. также

Напишите отзыв о статье "Световое эхо"

Примечания

  1. ↑ Bond, Howard E.; Henden, Arne; Levay, Zoltan G.; Panagia, Nino; Sparks, William B.; Starrfield, Sumner; Wagner, R. Mark; Corradi, R. L. M.; У. Мунари (March 27, 2003). «An energetic stellar outburst accompanied by circumstellar light echoes». Nature 422 (6930): 405–408. arXiv:astro-ph/0303513. DOI:10.1038/nature01508. PMID 12660776. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2003Natur.422..405B 2003Natur.422..405B]. (англ.)
  2. ↑ 1 2 Britt, Robert Roy; Bond, Howard. [www.space.com/scienceastronomy/light_echo_030326.html Hubble Chronicles Mysterious Ouburst with 'Eye-Popping' Pictures](недоступная ссылка — история). Space.com (27 марта 2003). [web.archive.org/20030410201926/www.space.com/scienceastronomy/light_echo_030326.html Архивировано из первоисточника 10 апреля 2003]. (англ.)
  3. ↑ [cosmo.labrate.ru/distance.htm Н. Райт, Букварь расстояний. G. Расстояние светового эхо]
  4. ↑ [www.astronet.ru/db/msg/1197972 А. И. Дьяченко, Когда тайное становится явным — феномен светового эха]
  5. ↑ 1 2 [www.esa.int/esaCP/SEMYZ09YFDD_index_0.html Hubble watches light echo from mysterious erupting star]. European Space Agency (March 26, 2007). [www.webcitation.org/67S183LBU Архивировано из первоисточника 6 мая 2012]. (англ.)
  6. ↑ Kervella, Pierre. [www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/pr-05-08.html Light echoes whisper the distance to a star]. [www.webcitation.org/67S18Sz0i Архивировано из первоисточника 6 мая 2012]. (англ.)
  7. ↑ Чугай Н.Н. Сверхновая в Большом Магеллановом Облаке // Земля и Вселенная. — М.: Наука, 1989. — № 2. — С. 22-30.
  8. ↑ 1 2 Semeniuk, Ivan. [www.newscientist.com/article/mg19726404.300-supernova-echoes-are-a-window-to-the-galaxys-past.html Supernova 'echoes' are a window to the galaxy's past, New Scientist. 24 January 2008]. [www.webcitation.org/67S19mRHZ Архивировано из первоисточника 6 мая 2012]. (англ.)
  9. ↑ [arxiv.org/abs/0810.5106v1 Tycho Brahe's 1572 supernova as a standard type Ia explosion revealed from its light echo spectrum]. arXiv.org (October 28, 2008). (англ.)
  10. ↑ Wheeler, J. Craig; Maund, Justyn R.; Couch, Sean M. [www.arxiv.org/abs/0711.3925 «The Shape of Cas A»], Astrophysical Journal (archived at arXiv.org) 25 November 2007 (англ.)
  11. ↑ Rest, A. et al. (2010). «[adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?arXiv:1003.5660 Direct Confirmation of the Asymmetry of the Cas A SN Explosion with Light Echoes]» (arxiv.org). (англ.)

Ссылки

  • А.И.Дьяченко. [www.astronet.ru/db/msg/1197972 Когда тайное становится явным - феномен светового эха] (3 мая 2004). [www.webcitation.org/67S1AT2EM Архивировано из первоисточника 6 мая 2012].
  • [www.skyandtelescope.com/skytel/beyondthepage/17810174.html Join the Hunt for Supernova Light Echoes] — Анимация отражения эллипсоида  (англ.)
  • [www.ctio.noao.edu/supermacho/lightechos/ SuperMACHO project] (англ.)
  • [www.astronet.ru/db/msg/1206290 Кассиопея A: инфракрасное световое эхо] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1209782 Световое эхо от V838 Единорога] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1202733 V838 Mon: новые данные о световом эхо] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1188743 Световое эхо от V838: фильм] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1211088 Расширяющееся световое эхо сверхновой 1987A] АКД на astronet
  • Н.Т. Ашимбаева. [www.astronet.ru/db/msg/1227436 Световое эхо от высокоэнергичной вспышки черной дыры.] (22 апреля 2008). [www.webcitation.org/67S1Bo6qj Архивировано из первоисточника 6 мая 2012].
  • Н.Т. Ашимбаева. [www.astronet.ru/db/msg/1232367 "Ау" от сверхновой Тихо Браге.] (12 декабря 2008). [www.webcitation.org/67S1CtnJW Архивировано из первоисточника 6 мая 2012].
  • [www.astronet.ru/db/msg/1226132 Эхо от RS Кормы] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1196397 Расширяющиеся рентгеновские кольца от гамма-всплеска] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1196507 Звезда, пережившая взрыв сверхновой] АКД на astronet
  • [www.astronet.ru/db/msg/1207944 Уцелевшая от взрыва] АКД на astronet
  • Ben E. K. Sugerman. [ru.arxiv.org/abs/astro-ph/0307245v1 Observability of Scattered-Light Echoes Around Variable Stars and Cataclysmic Events (Возможность наблюдения светового эхо вокруг переменных звезд и космических взрывов)]. arXiv.org (11 Jul 2003). [www.webcitation.org/67S1DwbgU Архивировано из первоисточника 6 мая 2012]. (англ.)

Отрывок, характеризующий Световое эхо

– Кому тушить то? – послышался голос Данилы Терентьича, молчавшего до сих пор. Голос его был спокоен и медлителен. – Москва и есть, братцы, – сказал он, – она матушка белока… – Голос его оборвался, и он вдруг старчески всхлипнул. И как будто только этого ждали все, чтобы понять то значение, которое имело для них это видневшееся зарево. Послышались вздохи, слова молитвы и всхлипывание старого графского камердинера.


Камердинер, вернувшись, доложил графу, что горит Москва. Граф надел халат и вышел посмотреть. С ним вместе вышла и не раздевавшаяся еще Соня, и madame Schoss. Наташа и графиня одни оставались в комнате. (Пети не было больше с семейством; он пошел вперед с своим полком, шедшим к Троице.)
Графиня заплакала, услыхавши весть о пожаре Москвы. Наташа, бледная, с остановившимися глазами, сидевшая под образами на лавке (на том самом месте, на которое она села приехавши), не обратила никакого внимания на слова отца. Она прислушивалась к неумолкаемому стону адъютанта, слышному через три дома.
– Ах, какой ужас! – сказала, со двора возвративись, иззябшая и испуганная Соня. – Я думаю, вся Москва сгорит, ужасное зарево! Наташа, посмотри теперь, отсюда из окошка видно, – сказала она сестре, видимо, желая чем нибудь развлечь ее. Но Наташа посмотрела на нее, как бы не понимая того, что у ней спрашивали, и опять уставилась глазами в угол печи. Наташа находилась в этом состоянии столбняка с нынешнего утра, с того самого времени, как Соня, к удивлению и досаде графини, непонятно для чего, нашла нужным объявить Наташе о ране князя Андрея и о его присутствии с ними в поезде. Графиня рассердилась на Соню, как она редко сердилась. Соня плакала и просила прощенья и теперь, как бы стараясь загладить свою вину, не переставая ухаживала за сестрой.
– Посмотри, Наташа, как ужасно горит, – сказала Соня.
– Что горит? – спросила Наташа. – Ах, да, Москва.
И как бы для того, чтобы не обидеть Сони отказом и отделаться от нее, она подвинула голову к окну, поглядела так, что, очевидно, не могла ничего видеть, и опять села в свое прежнее положение.
– Да ты не видела?
– Нет, право, я видела, – умоляющим о спокойствии голосом сказала она.
И графине и Соне понятно было, что Москва, пожар Москвы, что бы то ни было, конечно, не могло иметь значения для Наташи.
Граф опять пошел за перегородку и лег. Графиня подошла к Наташе, дотронулась перевернутой рукой до ее головы, как это она делала, когда дочь ее бывала больна, потом дотронулась до ее лба губами, как бы для того, чтобы узнать, есть ли жар, и поцеловала ее.
– Ты озябла. Ты вся дрожишь. Ты бы ложилась, – сказала она.
– Ложиться? Да, хорошо, я лягу. Я сейчас лягу, – сказала Наташа.
С тех пор как Наташе в нынешнее утро сказали о том, что князь Андрей тяжело ранен и едет с ними, она только в первую минуту много спрашивала о том, куда? как? опасно ли он ранен? и можно ли ей видеть его? Но после того как ей сказали, что видеть его ей нельзя, что он ранен тяжело, но что жизнь его не в опасности, она, очевидно, не поверив тому, что ей говорили, но убедившись, что сколько бы она ни говорила, ей будут отвечать одно и то же, перестала спрашивать и говорить. Всю дорогу с большими глазами, которые так знала и которых выражения так боялась графиня, Наташа сидела неподвижно в углу кареты и так же сидела теперь на лавке, на которую села. Что то она задумывала, что то она решала или уже решила в своем уме теперь, – это знала графиня, но что это такое было, она не знала, и это то страшило и мучило ее.
– Наташа, разденься, голубушка, ложись на мою постель. (Только графине одной была постелена постель на кровати; m me Schoss и обе барышни должны были спать на полу на сене.)
– Нет, мама, я лягу тут, на полу, – сердито сказала Наташа, подошла к окну и отворила его. Стон адъютанта из открытого окна послышался явственнее. Она высунула голову в сырой воздух ночи, и графиня видела, как тонкие плечи ее тряслись от рыданий и бились о раму. Наташа знала, что стонал не князь Андрей. Она знала, что князь Андрей лежал в той же связи, где они были, в другой избе через сени; но этот страшный неумолкавший стон заставил зарыдать ее. Графиня переглянулась с Соней.
– Ложись, голубушка, ложись, мой дружок, – сказала графиня, слегка дотрогиваясь рукой до плеча Наташи. – Ну, ложись же.
– Ах, да… Я сейчас, сейчас лягу, – сказала Наташа, поспешно раздеваясь и обрывая завязки юбок. Скинув платье и надев кофту, она, подвернув ноги, села на приготовленную на полу постель и, перекинув через плечо наперед свою недлинную тонкую косу, стала переплетать ее. Тонкие длинные привычные пальцы быстро, ловко разбирали, плели, завязывали косу. Голова Наташи привычным жестом поворачивалась то в одну, то в другую сторону, но глаза, лихорадочно открытые, неподвижно смотрели прямо. Когда ночной костюм был окончен, Наташа тихо опустилась на простыню, постланную на сено с края от двери.
– Наташа, ты в середину ляг, – сказала Соня.
– Нет, я тут, – проговорила Наташа. – Да ложитесь же, – прибавила она с досадой. И она зарылась лицом в подушку.
Графиня, m me Schoss и Соня поспешно разделись и легли. Одна лампадка осталась в комнате. Но на дворе светлело от пожара Малых Мытищ за две версты, и гудели пьяные крики народа в кабаке, который разбили мамоновские казаки, на перекоске, на улице, и все слышался неумолкаемый стон адъютанта.
Долго прислушивалась Наташа к внутренним и внешним звукам, доносившимся до нее, и не шевелилась. Она слышала сначала молитву и вздохи матери, трещание под ней ее кровати, знакомый с свистом храп m me Schoss, тихое дыханье Сони. Потом графиня окликнула Наташу. Наташа не отвечала ей.
– Кажется, спит, мама, – тихо отвечала Соня. Графиня, помолчав немного, окликнула еще раз, но уже никто ей не откликнулся.
Скоро после этого Наташа услышала ровное дыхание матери. Наташа не шевелилась, несмотря на то, что ее маленькая босая нога, выбившись из под одеяла, зябла на голом полу.
Как бы празднуя победу над всеми, в щели закричал сверчок. Пропел петух далеко, откликнулись близкие. В кабаке затихли крики, только слышался тот же стой адъютанта. Наташа приподнялась.
– Соня? ты спишь? Мама? – прошептала она. Никто не ответил. Наташа медленно и осторожно встала, перекрестилась и ступила осторожно узкой и гибкой босой ступней на грязный холодный пол. Скрипнула половица. Она, быстро перебирая ногами, пробежала, как котенок, несколько шагов и взялась за холодную скобку двери.
Ей казалось, что то тяжелое, равномерно ударяя, стучит во все стены избы: это билось ее замиравшее от страха, от ужаса и любви разрывающееся сердце.
Она отворила дверь, перешагнула порог и ступила на сырую, холодную землю сеней. Обхвативший холод освежил ее. Она ощупала босой ногой спящего человека, перешагнула через него и отворила дверь в избу, где лежал князь Андрей. В избе этой было темно. В заднем углу у кровати, на которой лежало что то, на лавке стояла нагоревшая большим грибом сальная свечка.
Наташа с утра еще, когда ей сказали про рану и присутствие князя Андрея, решила, что она должна видеть его. Она не знала, для чего это должно было, но она знала, что свидание будет мучительно, и тем более она была убеждена, что оно было необходимо.
Весь день она жила только надеждой того, что ночью она уввдит его. Но теперь, когда наступила эта минута, на нее нашел ужас того, что она увидит. Как он был изуродован? Что оставалось от него? Такой ли он был, какой был этот неумолкавший стон адъютанта? Да, он был такой. Он был в ее воображении олицетворение этого ужасного стона. Когда она увидала неясную массу в углу и приняла его поднятые под одеялом колени за его плечи, она представила себе какое то ужасное тело и в ужасе остановилась. Но непреодолимая сила влекла ее вперед. Она осторожно ступила один шаг, другой и очутилась на середине небольшой загроможденной избы. В избе под образами лежал на лавках другой человек (это был Тимохин), и на полу лежали еще два какие то человека (это были доктор и камердинер).
Камердинер приподнялся и прошептал что то. Тимохин, страдая от боли в раненой ноге, не спал и во все глаза смотрел на странное явление девушки в бедой рубашке, кофте и вечном чепчике. Сонные и испуганные слова камердинера; «Чего вам, зачем?» – только заставили скорее Наташу подойти и тому, что лежало в углу. Как ни страшно, ни непохоже на человеческое было это тело, она должна была его видеть. Она миновала камердинера: нагоревший гриб свечки свалился, и она ясно увидала лежащего с выпростанными руками на одеяле князя Андрея, такого, каким она его всегда видела.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Световое_эхо&oldid=79955297»