Світлове відлуння — фізичне явище, спричинене світлом, відбитим від об'єктів, віддалених від джерела, яке досягає спостерігача із затримкою відносно сигналу безпосередньо від джерела. Це явище аналогічне відлунню звуку, але через набагато більшу швидкість світла воно здебільшого проявляється лише на астрономічних відстанях.

Наприклад, світлове відлуння виникає, коли раптовий спалах від нової відбивається від хмари космічного пилу й доходить до спостерігача пізніше, ніж це сталося б за прямої траєкторії. Через свою геометрію світлові відлуння можуть створювати ілюзію надсвітлового руху.

Пояснення

Світлові відлуння виникають, коли початковий спалах об'єкта, що швидко збільшує свою яскравість, наприклад нової, відбивається від міжзоряного пилу, який може перебувати як поблизу джерела світла, так і на значній відстані від нього. Світло від спалаху спочатку досягає спостерігача, тоді як світло, відбите від пилу або інших об'єктів між джерелом і спостерігачем, починає надходити невдовзі після нього. Оскільки це світло поширюється не лише вперед, а й віддаляється від зорі, воно створює ілюзію відлуння, що розширюється швидше за швидкість світла.

На першій ілюстрації праворуч вгорі світло, що поширюється траєкторією A, випромінюється початковим джерелом і першим досягає спостерігача. Світло, що поширюється траєкторією B, відбивається від частини газової хмари в точці між джерелом і спостерігачем, а світло, що поширюється траєкторією C, відбивається від частини газової хмари, розташованої перпендикулярно до прямої траєкторії. Хоча для спостерігача світло, що поширюється траєкторіями B і C, здається таким, що надходить з однієї точки на небі, насправді B розташована значно ближче. Унаслідок цього, наприклад, відлуння події в рівномірно розподіленій (сферичній) хмарі здаватиметься спостерігачеві таким, що розширюється зі швидкістю, близькою до швидкості світла або навіть більшою за неї, оскільки спостерігач може припустити, що світло від B насправді є світлом від C.

Усі відбиті промені світла, які походять від спалаху й одночасно досягають Землі, проходять однакову відстань. Коли світлові промені відбиваються, можливі траєкторії між джерелом і Землею, за якими світло приходить одночасно, відповідають відбиттям від еліпсоїда, фокусами якого є місце спалаху та Земля (див. анімацію праворуч). Цей еліпсоїд природним чином розширюється з часом.

Приклади

V838 Єдинорога

Змінна зоря V838 Єдинорога зазнала значного спалаху 2002 року, який спостерігали за допомогою космічного телескопа Габбл. Спалах здивував спостерігачів, коли виявилося, що об'єкт розширюється зі швидкістю, яка набагато перевищує швидкість світла: за кілька місяців його видимий розмір зріс від 4 до 7 світлових років.

Наднові

За допомогою світлових відлунь іноді можна побачити слабкі відбиття від історичних наднових. Астрономи обчислюють еліпсоїд, фокусами якого є Земля та залишок наднової, щоб визначити розташування хмар пилу й газу на його межі. Ідентифікувати такі хмари можна шляхом трудомісткого порівняння фотографій, зроблених з інтервалом у кілька місяців або років, і виявлення змін у світлі, що поширюються крізь міжзоряне середовище. Аналізуючи спектри відбитого світла, астрономи можуть визначити хімічні властивості наднових, світло яких досягло Землі задовго до винайдення телескопа, та порівняти вибух із його залишками, яким може бути від кількох століть до кількох тисячоліть. Перший зареєстрований випадок такого відлуння стався 1936 року, але його не досліджували детально.

Прикладом є наднова SN 1987A — найближча до нас наднова, яку спостерігали в сучасну епоху. Її світлові відлуння допомогли картографувати морфологію безпосереднього оточення, а також охарактеризувати хмари пилу, розташовані далі, але близько до променя зору від Землі.

Іншим прикладом є наднова SN 1572, яку спостерігали на Землі 1572 року: 2008 року виявили слабкі світлові відлуння, відбиті від пилу в північній частині Чумацького Шляху.

Світлові відлуння також використовували для дослідження наднової, яка породила залишок наднової Кассіопея А. Світло від Кассіопеї А мало бути видимим із Землі близько 1660 року, але залишилося непоміченим, імовірно через те, що пил закривав прямий напрямок на неї. Відбиття з різних напрямків дають астрономам змогу визначити, чи була наднова асиметричною та чи світила вона яскравіше в одних напрямках, ніж в інших. Існували підозри, що зоря-попередниця Кассіопеї А була асиметричною, а дослідження світлових відлунь Кассіопеї А дало змогу 2010 року вперше виявити асиметрію наднової.

Іншими прикладами є наднові та SN 2014J.

Світлові відлуння від Великого спалаху η Кіля 1838—1858 років використали для дослідження цієї псевдонаднової. Дослідження 2012 року, у якому використано спектри світлових відлунь Великого спалаху, показало, що температура під час спалаху була нижчою, ніж в інших псевдонаднових.

Цефеїди

Світлові відлуння використали для визначення відстані до цефеїди RS Корми з точністю до 1 %. П'єр Кервелла з Європейської південної обсерваторії назвав це вимірювання «найточнішою на сьогодні відстанню до цефеїди».

Нова Персея 1901 1939 року французький астроном Поль Кудерк опублікував дослідження під назвою «Світні ореоли нових» (). У цьому дослідженні Кудерк вивів формули для визначення положення відлуння та часових затримок у параболоїдальному, а не еліпсоїдальному наближенні для нескінченної відстані. Однак у своєму дослідженні 1961 року Гулак поставив під сумнів теорії Кудерка, вказавши, що в доведенні була істотна помилка, втак що Кудерк припускав можливість розширення яскравого кільця навколо з надсвітловою швидкістю, а збіг паралакса, обчисленого за схемою Кудерка, з паралаксами, визначеними іншими методами, міг бути випадковим.

Система ShaSS 622—073

Система ShaSS 622—073 складається з більшої галактики ShaSS 073 (на зображенні праворуч вона жовтого кольору) та меншої галактики ShaSS 622 (синього кольору), які перебувають на початку процесу злиття. Яскраве ядро ShaSS 073 своїм випромінюванням збудило ділянку газу в диску ShaSS 622; хоча за останні 30 000 років ядро потьмяніло, ця ділянка й досі яскраво світиться, повторно випромінюючи отримане світло.

Квазари

Від 2009 року досліджують об'єкти, відомі як світлові відлуння квазарів або іонізаційні відлуння квазарів. Добре дослідженим прикладом світлового відлуння квазара є об'єкт, відомий як . Він повністю складається з газу, нагрітого приблизно до 10 000 градусів Цельсія,тому астрономи дійшли висновку, що його має освітлювати якесь потужне джерело. Після кількох досліджень світлових та іонізаційних відлунь вважають, що вони, ймовірно, спричинені відлунням колишнього активного ядра галактики, яке нині припинило активність. Дослідження об'єкта Ганні привело до вивчення об'єктів, названих ворверпами (від — «невеличкі обєкти»), та галактик-зелених горошків.

Галерея

Примітки

Посилання

Join the Hunt for Supernova Light EchoesАнімація еліпсоїда відбиття SuperMACHO project