آزمایشات شانه فرکانس لیزر نسبیت عام

یک طیف نگار طراحی شده برای جستجوی سیارات کم جرم در اطراف ستارگان دوردست ، کالیبره شده با یک شانه فرکانس لیزر با دقت بالا ، تغییر اندازه گرانش خورشیدی را که توسط نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین پیش بینی شده (Astron. & Astrophys) اندازه گیری کرده است.

گزارش شده است که آزمایش در یکی از تلسکوپ های رصدخانه جنوب اروپا (ESO) در شیلی دقیق ترین اندازه گیری تغییر مکان قرمز کوچکی است که گرانش بر روی خطوط طیفی فوتوسفر خورشید تحمیل می کند ، و نتیجه این امر به شواهد قرن گذشته می افزاید. حمایت از نظریه انیشتین. این کار همچنین به تعیین اینکه آیا یک ترکیب طیف سنج کالیبره شده با یک شانه فرکانس در یک طیف وسیع طیف ثبات طولانی مدت مورد نیاز برای اندازه گیری "تکان های" طیفی کوچک سیارات دوردست را نشان می دهد ، کمک می کند.

طیف نگاری HARPS

تلسکوپ 3.6 متری ESO در رصدخانه La Silla ، شیلی ، به یک طیف سنج اشیایی معروف است که به عنوان جستجوی سیاره با سرعت شعاعی با دقت بالا یا HARPS شناخته می شود. طیف سنج جابجایی داپلر کوچک را در طیف ستاره ای اندازه گیری می کند که اگر (یا هنگامی که) ستاره و سیاره آن به دور مرکز مشترک جرم خود می چرخند ، رخ می دهد. این روش به اصطلاح سرعت شعاعی ، گرچه غیرمستقیم است ، اما طی چهارم قرن گذشته هزاران سیاره فراخورشیدی را کشف کرده است.

مانند سایر طیف نگاران شکار سیاره ها ، HARPS خطوط طیفی را از یک ستاره هدف به یک طیف مرجع تولید شده در زمین مقایسه می کند. ابزار ESO از تغذیه های فیبر نوری برای مشاهده همزمان طیف ستاره و چراغ توریم-آرگون استفاده می کند.

با استفاده از لامپ مرجع ، HARPS از زمان مشاهده "اولین نور" در سال 2003 بیش از 130 سیاره در مدار سایر ستاره ها را کشف کرده است. کالیبراسیون در برابر شانه فرکانس لیزر به جای لامپ ، باید دقت و طیف طیف را بهبود بخشد.

Jonay I. González Hernández ، دانشمند در Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) در تنریف ، اسپانیا ، می گوید: "برای شناسایی سیارات فراخورشیدی با استفاده از روش سرعت شعاعی به دقت و نه دقت نیاز داریم." "دقت به دقت نسبی با توجه به اندازه گیری های قبلی اشاره دارد ، در حالی که برای اندازه گیری اثر تغییر مکان قرمز گرانشی خورشیدی ، ما به دقت ، در واقع دقت مطلق موقعیت خطوط طیفی نیاز داریم."

یک دهه در حال ساخت است

گونزالس هرناندز و همکارانش تقریباً 10 سال پیش داده های آزمایش تغییر مکان نیروی خورشیدی را جمع آوری کردند. او می گوید که به سادگی مدتی طول کشیده تا اوقات فراغت کافی از کارهای دیگر خود را صرف کند تا توجه خود را معطوف به ستاره در مرکز منظومه شمسی خود کند.

از طریق یکی از منابع تغذیه فیبر HARPS ، تیم طیف نور خورشید را که از ماه منعکس شده است جمع آوری کرد در حالی که خوراک دیگر هزاران خط طیفی با فاصله برابر از شانه فرکانس لیزر را دریافت کرد. شانه ، متصل به ساعت اتمی ، حدود 350 خط برابر مساوی در هر مرتبه طیفی را ارائه می دهد ، خطوط موجود در هر مرتبه دارای شدت مشابه هستند. لامپهای توریم-آرگون در هر مرتبه طیفی فقط حدود 100 خط با شدت متفاوت ارائه می دهند.

در طیف خورشیدی فتوسفریک ، تیم IAC 326 خط آهن را در محدوده طول موج 456 تا 590 نانومتر بررسی کرد که از مطالعات آزمایشگاهی منتشر شده کاملاً مشهور است و آنها را با خطوط مصنوعی تولید شده از مدل های رایانه ای هیدرودینامیکی خورشید مقایسه کرد.

معادلات اینشتین پیش بینی می کند که انتقال قرمز گرانشی خورشید ، همانطور که از زمین مشاهده می شود ، 633.1 متر بر ثانیه است. تیم IAC میانگین تغییر قرمز 6 ± 638 متر بر ثانیه را بدست آورد.

جستجوی سیاره فراخورشیدی

البته ، ESO برای جستجوی سیارات خارج از کشور ، HARPS - و سیستم مشابهی به نام ESPRESSO را در آرایه تلسکوپ بسیار بزرگ خود ، همچنین در شیلی - ساخت. طبق گفته گونزالس هرناندز ، HARPS هنوز هیچ سیاره ای با کالیبراسیون شانه در مقابل کالیبراسیون لامپ پیدا نکرده است ، اما انتظار دارد که در آینده نزدیک تغییر کند. دانشمندان وابسته به زمین با توجه به شعاع مداری سیارات فراخورشیدی در اطراف ستارگان مرکزی آنها ، برای شناسایی آنها به چندین سال مشاهده سرعت شعاعی نیاز دارند.

همچنین محققان موسساتی در اسپانیا ، ایتالیا ، فرانسه و آلمان از جمله پیشگام شانه فرکانس و عضو افتخاری OSA تئودور دبلیو هونش در این مطالعه مشارکت داشتند.