Астрономия во временной области — это изучение того, как астрономические объекты изменяются со временем. Хотя можно сказать, что исследование началось с «Писем о солнечных пятнах» Галилея , сейчас этот термин относится в основном к переменным объектам за пределами Солнечной системы . Изменения со временем могут быть вызваны движениями или изменениями самого объекта. Обычными целями являются сверхновые , пульсирующие звезды , новые , вспыхивающие звезды , блазары и активные ядра галактик . Исследования во временной области видимого света включают OGLE , HAT-South , PanSTARRS , SkyMapper , ASAS , WASP , CRTS , GOTO и в ближайшем будущем LSST в обсерватории Веры К. Рубин .
Астрономия во временной области изучает кратковременные астрономические события, часто сокращаемые астрономами до кратковременных , а также различные типы переменных звезд, включая периодические , квазипериодические и те, которые демонстрируют изменяющееся поведение или тип. Другими причинами временной изменчивости являются астероиды , звезды с высоким собственным движением , транзиты планет и кометы .
Переходные процессы характеризуют астрономические объекты или явления, продолжительность проявления которых может составлять от миллисекунд до дней, недель или даже нескольких лет. Это контрастирует с временной шкалой миллионов или миллиардов лет, в течение которых развивались галактики и их составляющие звезды в нашей Вселенной . В отдельности этот термин используется для описания сильных событий в глубоком космосе , таких как сверхновые , новые , вспышки карликовых новых , гамма-всплески и приливные разрушения , а также гравитационное микролинзирование . [1]
Астрономия во временной области также включает в себя долгосрочные исследования переменных звезд и их изменений в масштабе времени от минут до десятилетий. Изучаемая переменность может быть внутренней , включая периодические или полурегулярные пульсирующие звезды , молодые звездные объекты , звезды со вспышками , исследования астросейсмологии ; или внешней , которая является результатом затмений (в двойных звездах , планетарных транзитах ), звездного вращения (в пульсарах , пятнистых звездах) или событий гравитационного микролинзирования .
Современные астрономические исследования во временной области часто используют роботизированные телескопы , автоматическую классификацию переходных событий и быстрое уведомление заинтересованных лиц. Блинк-компараторы уже давно используются для обнаружения различий между двумя фотографическими пластинами, а вычитание изображений стало более распространенным, когда цифровая фотография облегчила нормализацию пар изображений. [2] Из-за необходимости больших полей зрения работа во временной области включает хранение и передачу огромного количества данных. Это включает в себя методы добычи данных , классификацию и обработку неоднородных данных. [3]
Важность астрономии во временной области была признана в 2018 году Немецким астрономическим обществом, наградившим Анджея Удальского медалью Карла Шварцшильда за «новаторский вклад в развитие новой области астрофизических исследований, астрономии во временной области , которая изучает изменчивость яркости и других параметров объектов во Вселенной в различных временных масштабах». [4] Также премия Дэна Дэвида 2017 года была присуждена трем ведущим исследователям в области астрономии во временной области: Нилу Герелсу ( Swift Gamma-Ray Burst Mission ), [5] Шринивасу Кулкарни ( Palomar Transient Factory ), [6] Анджею Удальскому ( Optical Gravitational Lensing Experiment ). [7]
До изобретения телескопов кратковременные события, которые можно было увидеть невооруженным глазом , изнутри или вблизи Галактики Млечный Путь , были очень редки, а иногда и с интервалом в сотни лет. Однако такие события были зафиксированы в древности, например, сверхновая в 1054 году, которую наблюдали китайские, японские и арабские астрономы, и событие 1572 года, известное как « Сверхновая Тихо » в честь Тихо Браге , который изучал ее до тех пор, пока она не погасла через два года. [8] Несмотря на то, что телескопы позволяли видеть более отдаленные события, их малые поля зрения — обычно менее 1 квадратного градуса — означали, что шансы посмотреть в нужном месте в нужное время были низкими. Камеры Шмидта и другие астрографы с широким полем зрения были изобретены в 20 веке, но в основном использовались для обзора неизменных небес.
Исторически астрономия временной области стала включать в себя появление комет и переменную яркость переменных звезд типа цефеид . [2] Старые астрономические пластинки, экспонированные с 1880-х по начало 1990-х годов, хранящиеся в обсерватории Гарвардского колледжа, оцифровываются в рамках проекта DASCH . [9]
Интерес к транзиентам усилился, когда астрономическому сообществу стали доступны большие ПЗС- детекторы. С появлением телескопов с большим полем зрения и большими детекторами в 1990-х годах были начаты первые масштабные и регулярные обзорные наблюдения, пионерами которых стали исследования гравитационного микролинзирования, такие как Optical Gravitational Lensing Experiment и проект MACHO . Эти усилия, помимо открытия самих событий микролинзирования, привели к появлению на порядок большего количества переменных звезд, известных человечеству. [10] [11] Последующие специализированные обзоры неба, такие как Palomar Transient Factory , космический аппарат Gaia и LSST , были сосредоточены на расширении охвата мониторинга неба для более слабых объектов, большего количества оптических фильтров и лучших возможностей измерения позиционных и собственных движений. В 2022 году Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO) начал искать столкновения нейтронных звезд. [12]
Способность современных приборов вести наблюдения в невидимых человеческому глазу диапазонах длин волн ( радиоволны , инфракрасное , ультрафиолетовое , рентгеновское излучение ) увеличивает объем информации, которую можно получить при изучении переходных процессов.
В радиоастрономии LOFAR ищет радиотранзиенты. Исследования во временной области радио уже давно включают пульсары и сцинтилляции. Проекты по поиску транзиентов в рентгеновских и гамма-лучах включают Cherenkov Telescope Array , eROSITA , AGILE , Fermi , HAWC , INTEGRAL , MAXI , Swift Gamma-Ray Burst Mission и Space Variable Objects Monitor . Гамма-всплески являются хорошо известным высокоэнергетическим электромагнитным транзиентом. [13] Предлагаемый спутник ULTRASAT будет непрерывно наблюдать поле более 200 квадратных градусов в ультрафиолетовой длине волны, что особенно важно для обнаружения сверхновых в течение нескольких минут после их возникновения.
