Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Красное смещение и рефракция.  (Прочитано 8854 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko
Красное смещение и рефракция.
« : 26 Сен 2009 [20:50:33] »

Вселенная выглядит однородной в масштабах более порядка 100 Мпк.
Но на пути распространения электромагнитного излучения от далекого источника к наблюдателю встречается масса локальных неоднородностей с градиентом плотности плазмы вдоль луча распространения: звезды, галактики, скопления галактик и т.д. Встречая такие неоднородности, луч, в общем случае, несколько меняет направление распространения. Влияние градиента плотности плазмы на изменение направления распространения луча тем больше, чем больше длина волны электромагнитного излучения, что должно приводить к следующим наблюдаемым эффектам.

1. Координаты далекого точечного объекта в радиодиапазоне и в оптике, как правило, не должны совпадать.
2. Далекий точечный объект находится несколько ближе, чем говорит об этом его космологическое красное смещение.
3. Красное смещение квазара как точечного объекта, определенное в оптике, должно быть меньше красного смещения этого же квазара в радиодиапазоне.

Учитывая то, что значение красного смещения в астрономии определяют довольно точно, наблюдения позволяют проверить третий эффект. Возьмем конкретный пример.
Объект 3С286 на волне 21 см имеет красное смещение 0,692 (http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3249.html).
Этот же объект 3С286 в оптике (?) обладает красным смещением 0,8493 (http://en.wikipedia.org/wiki/3C286).

Почему красное смещение объекта 3С286 в оптике на 0,1573 больше, чем в радиодиапазоне? Разве точечный объект 3С286 в оптике расположен дальше по лучу зрения, чем в радиодиапазоне?
Имеется ли корреляция между красным смещением квазаров в оптике и их красным смещением в радиодиапазоне, а также корреляция между красным смещением в оптике и разностью красных смещений оптика-радио?

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 947
  • Благодарностей: 58
    • Сообщения от Тать
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #1 : 26 Сен 2009 [21:24:14] »
Kostyrko в гуугле по этой ссылке http://www.google.com/url?sa=t&source=web&ct=res&cd=18&url=http%3A%2F%2Fwww.chjaa.org%2F2004%2F2004_4_1p28.ps.gz&ei=bUu-SqSOGcLRjAezlfhO&usg=AFQjCNEc2ZROuz70U9SMaGOP7lA4uqI76w&sig2=XOcEQNOtTRXaxPgCJQgqtw

упакованный файл об этом квазаре. Я распаковывать поленился, в html виде можно прочитать это:
The radio source 3C 286 (1328+307) is identied with a 17 m CSS quasar at a redshift z = 0,849 (Peacock & Wall 1982; Fanti et al. 1985).
 There is a foreground HI absorption line system at z = 0,6922

надо понимать так, что сам он на z = 0,849, между ним и наблюдателем находится облако с поглощением HI линий, облако находится на z = 0,6922
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн konstkir

  • *****
  • Сообщений: 30 742
  • Благодарностей: 497
    • Сообщения от konstkir
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #2 : 26 Сен 2009 [22:21:54] »
Нет обоснования Ваших утверждений ув.Kostyrko.
Дисперсия не должна быть причиной всех Ваших утверждений.

По-моему, очень грамотно у ув. Тать.   
 
 
« Последнее редактирование: 27 Сен 2009 [05:15:08] от konstkir »

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #3 : 09 Окт 2009 [12:40:00] »

Влияние неоднородностей космической среды на величину расстояния, пройденного электромагнитным излучением далекого источника, не противоречит наблюдениям.

Например, источник http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401554 говорит о том, что для квазаров с z ~ 6 наблюдаются эмиссионные линии 21 см, смещенные к красному концу спектра относительно абсорбционных линий Лайман-альфа этих же квазаров.

Этот источник приводит предполагаемый механизм наблюдаемого явления, включающий такие яркие составляющие, как включение/выключение квазаров, сфера Стремгрена радиусом 4,5 Мпк, расширение областей вещества с релятивистскими скоростями…
Вместе с тем, отсутствует даже упоминание о таком известном прозаическом явлении, как рефракция.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #4 : 09 Окт 2009 [12:41:07] »

Цитата Тать: «надо понимать так, что сам он на z = 0,849, между ним и наблюдателем находится облако с поглощением HI линий, облако находится на z = 0,6922»

Т.о., наблюдения квазара 3С 286 не противоречат тому, что вследствие рефракции неоднородностей космической среды красное смещение квазара, определенное в оптике, должно быть меньше красного смещения этого же точечного объекта в радиодиапазоне.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 947
  • Благодарностей: 58
    • Сообщения от Тать
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #5 : 09 Окт 2009 [12:54:14] »
Это красные смещения разных объектов : квазара и облака, облако ближе.
квазар z = 0,849, облако z = 0,6922
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн konstkir

  • *****
  • Сообщений: 30 742
  • Благодарностей: 497
    • Сообщения от konstkir
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #6 : 09 Окт 2009 [13:25:47] »
Здесь бы надо еще доразъяснить :)

Представте себе перед квазаром облако совсем рядом. Получаем спектр поглощения 1.
Теперь такое же облако на полпути. Спектр поглащения сдвинется, так как будут поглощаться уже другие фотоны из первоначального спектра (он уже сдвинулся дойдя до облака).
Спектр поглащения 2. Между ними разница в смещении линий поглощения.
« Последнее редактирование: 09 Окт 2009 [13:27:25] от konstkir »

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 11 342
  • Благодарностей: 42
    • Сообщения от Vallav
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #7 : 09 Окт 2009 [16:35:34] »
Каким образом рефракция может уменьшить частоту излучения?
Ведь Z определяется по сдвигу линейчатого спектра.
Причем не сильно размазав при этом изодражение объекта?


Оффлайн konstkir

  • *****
  • Сообщений: 30 742
  • Благодарностей: 497
    • Сообщения от konstkir
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #8 : 09 Окт 2009 [20:59:38] »
Не может.

bob

  • Гость
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #9 : 09 Окт 2009 [21:17:31] »
Естественно.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #10 : 10 Окт 2009 [11:30:11] »
Цитата Vallav: «Каким образом рефракция может уменьшить частоту излучения?»

Настоящая тема посвящена проявлениям рефракции в приближении геометрической оптики. Т.е., считаем, что плазменная неоднородность космической среды несколько изменяет направление распространения электромагнитной волны. Учтем при этом, что отклонение волны от первоначального направления распространения растет с увеличением длины волны. Кроме того, в первом приближении считаем, что скорость распространения электромагнитного излучения не зависит от длины волны.

В таких условиях, чем дальше точечный источник широкополосного излучения, тем больше должна быть наблюдаемая разность хода для радиоволн и волн оптического диапазона. Это естественным образом приводит к тому, что наблюдаемое красное смещение далекого точечного источника в радиодиапазоне больше, чем в оптике. Наблюдения, например, из работы http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401554, указывают на то, что для квазаров с z ~ 6 разность хода (в системе далекого квазара это частоты 21 см и Лайман-альфа) имеет порядок 1 Мпк.

Этот же источник для согласования модели с данными наблюдений прибегает к трактовке излучающей системы далекого квазара как многослойного образования радиусом 4,5 Мпк. В приближении же отклонения волн локальными неоднородностями проблема легко разрешается учетом банального явления многолучевого приема сигналов квазара как точечного источника.

Безусловно, скорость распространения сигнала в космической среде зависит (по данным наблюдений) от длины волны излучения. Кроме того, эффект многолучевого приема характерен также и для гипотетического гравитационного линзирования. Однако эти и другие эффекты выходят за рамки настоящей темы.

Т.о., рефракция на локальных неоднородностях космической среды не уменьшает частоту излучения, но приводит к возникновению разности хода между радиоволнами и волнами оптического диапазона, что и вызывает для далекого квазара превышение значения красного смещения в радиодиапазоне относительно значения красного смещения в оптике.
« Последнее редактирование: 24 Окт 2009 [12:07:11] от Kostyrko »

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 11 342
  • Благодарностей: 42
    • Сообщения от Vallav
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #11 : 10 Окт 2009 [12:17:16] »

Цитата Vallav: «Каким образом рефракция может уменьшить частоту излучения?»

В таких условиях, чем дальше точечный источник широкополосного излучения, тем больше должна быть наблюдаемая разность хода для радиоволн и волн оптического диапазона.

То есть одновременно излученные, придут на Землю в разное время?

Это естественным образом приводит к тому, что наблюдаемое красное смещение далекого точечного источника в радиодиапазоне больше, чем в оптике.

Из за задержки во времени прибытия? Так сильно меняется Z со временем?
Или по какой то другой причине?

Безусловно, скорость распространения сигнала в космической среде зависит (по данным наблюдений) от длины волны излучения. Кроме того, эффект многолучевого приема характерен также и для гипотетического гравитационного линзирования. Однако эти и другие эффекты выходят за рамки настоящей темы.

При чем тут многолучевой прием?
Разве фотоны, приходящие под разными углами собирабтся телескопом
в одну точку?

Т.о., рефракция на локальных неоднородностях космической среды не уменьшает частоту излучения, но приводит к возникновению разности хода между радиоволнами и волнами оптического диапазона, что и вызывает для далекого квазара превышение значения красного смещения в радиодиапазоне относительно значения красного смещения в оптике.

Это вызовет только то, что одновременно излученные фотоны
придут на Землю в разное время.
Разное Z при этом будет в случае, если Z источника со временем меняется.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #12 : 23 Окт 2009 [16:01:35] »

Цитата Vallav: «То есть одновременно излученные, придут на Землю в разное время?
Разве фотоны, приходящие под разными углами собирабтся телескопом в одну точку?»

На разную скорость распространения волн различных диапазонов и многолучевой характер распространения сигналов в космической среде указывают, например, наблюдения пульсаров (П.):
«Импульс радиоизлучения П. возникает практически одновременно в широком интервале радиоволн. Однако при распространении через атмосферу П. и ионизованный межзвездный газ низкочастотная часть излучения запаздывает относительно высокочастотной (чем ниже частота, тем меньше групповая скорость волн в межзвездной среде), и поэтому высокочастотные импульсы приходят к наблюдателю раньше низкочастотных (см. Мера дисперсии). Влияние межзвездной среды сказывается также на длительности импульсов на метровых волнах. Облака межзвездного газа рассеивают проходящее через них радиоизлучение, в результате наблюдатель видит одновременно множество импульсов, прошедших разными путями. Чем больше рассеяние, тем больше запаздывание и размытие импульса» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188563).

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 11 342
  • Благодарностей: 42
    • Сообщения от Vallav
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #13 : 23 Окт 2009 [16:49:44] »

«Импульс радиоизлучения П. возникает практически одновременно в широком интервале радиоволн. Однако при распространении через атмосферу П. и ионизованный межзвездный газ низкочастотная часть излучения запаздывает относительно высокочастотной (чем ниже частота, тем меньше групповая скорость волн в межзвездной среде), и поэтому высокочастотные импульсы приходят к наблюдателю раньше низкочастотных (см. Мера дисперсии).
И что? Z то разное будет из чего?

Влияние межзвездной среды сказывается также на длительности импульсов на метровых волнах. Облака межзвездного газа рассеивают проходящее через них радиоизлучение, в результате наблюдатель видит одновременно множество импульсов, прошедших разными путями. Чем больше рассеяние, тем больше запаздывание и размытие импульса» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188563).

Описанное рассеяние приводит к размытию изображения источника.
Но не к изменению Z от источника.

Оффлайн konstkir

  • *****
  • Сообщений: 30 742
  • Благодарностей: 497
    • Сообщения от konstkir
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #14 : 23 Окт 2009 [16:55:12] »
Для просто рефракции - правильное заключение. С рассеянием могут быть тонкости, но ничтожные, не сравнимые с космологическим Z.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 947
  • Благодарностей: 58
    • Сообщения от Тать
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #15 : 23 Окт 2009 [17:01:19] »
konstkir там же в конце
Цитата
Из анализа оптического излучения П. было установлено, что скорость света не зависит от частоты. По запаздыванию радиоизлучения на различных частотах получено ограничение на массу покоя фотона
скорость не зависит, но по разному запаздывает.
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн konstkir

  • *****
  • Сообщений: 30 742
  • Благодарностей: 497
    • Сообщения от konstkir
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #16 : 23 Окт 2009 [17:11:51] »
Где искать в конце и вашей мысли не понял. :)

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 947
  • Благодарностей: 58
    • Сообщения от Тать
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #17 : 23 Окт 2009 [17:17:29] »
Сорри очепятка, должно было Kostyrko ссылка http://www.astronet.ru/db/msg/1188563
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн konstkir

  • *****
  • Сообщений: 30 742
  • Благодарностей: 497
    • Сообщения от konstkir
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #18 : 23 Окт 2009 [17:23:06] »
Статью пробежал, могу слушать Ваши замечания, я их не совсем понял.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko
Re: Красное смещение и рефракция.
« Ответ #19 : 24 Окт 2009 [12:01:32] »

Цитата Vallav: «Z то разное будет из чего?»

Антенна любого телескоп имеет свою диаграмму направленности (http://www.astronet.ru/db/msg/1188609).
«Длины радиоволн в сотни тысяч и миллионы раз больше длин волн оптич. диапазона, и поэтому угловое разрешение даже самых крупных совр. радиотелескопов не превышает разрешения невооруженного глаза, т.е. 1'» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188599).
Грубо говоря, изменяя позиционирование телескопа в пределах главного лепестка диаграммы направленности антенны, будем получать один и тот же сигнал от далекого точечного источника, если при этом источник все же находится в пределах главного лепестка.

Будем считать истинным направлением на точечный источник то направление, при котором на прямой источник-наблюдатель отсутствуют неоднородности, обладающие рефракцией и приводящие к отклонению направления распространения сигнала от прямолинейного направления.

Пусть в пределах телесного угла, соответствующего главному лепестку диаграммы направленности антенны радиотелескопа имеется две локальные плазменные неоднородности. Первая неоднородность находится ближе к источнику, расположена на прямой истинного направления, и отклоняет луч от этого направления. Далее этот луч попадает на вторую неоднородность, находящуюся ближе к наблюдателю в стороне от прямой линии истинного направления, и отклоняется неоднородностью точно в направлении наблюдателя. (Таким образом, кстати, должно возникать видимое смещение радиоизображения источника относительно истинного положения.)
Влиянием неоднородностей на распространение оптического сигнала пренебрегаем.

В таком случае оптический сигнал распространяется по прямой линии источник-наблюдатель, а радиосигнал – по ломаной линии. Если принять скорости распространения этих сигналов одинаковыми, то отсюда и возникает разность хода. А чем больше величина пути во Вселенной, тем больше и значение космологического красного смещения, естественно, в пользу радиоизображения далекого источника относительно его оптического изображения.
Исходя из данных работы http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401554 для квазаров с z ~ 6 разность хода предположительно имеет порядок 1 Мпк.