Астрономия во временной области — это изучение того, как астрономические объекты изменяются со временем. Хотя можно сказать, что исследование началось с « Письмов Галилея о солнечных пятнах» , теперь этот термин относится главным образом к переменным объектам за пределами Солнечной системы . Изменения со временем могут быть связаны с 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 переходные астрономические явления, которые астрономы часто сокращают до переходных процессов, а также различные типы переменных звезд, включая периодические, квазипериодические и изменяющиеся поведение или тип. Другими причинами изменчивости времени являются астероиды , звезды с высоким собственным движением , транзиты планет и кометы .
Транзиенты характеризуют астрономические объекты или явления, продолжительность проявления которых может составлять от миллисекунд до дней, недель или даже нескольких лет. Это контрастирует с временной шкалой в миллионы или миллиарды лет, в течение которых развивались галактики и входящие в их состав звезды в нашей Вселенной . В частности, этот термин используется для обозначения сильных событий глубокого космоса , таких как сверхновые , новые , вспышки карликовых новых , гамма-всплески и приливные разрушения , а также гравитационное микролинзирование . [1]
Астрономия во временной области также предполагает долгосрочные исследования переменных звезд и их изменений в масштабе времени от минут до десятилетий. Изучаемая переменность может быть внутренней , включая периодические или полуправильные пульсирующие звезды , молодые звездные объекты , звезды со вспышками , астеросейсмологические исследования; или внешнее , которое возникает в результате затмений (в двойных звездах , транзитах планет ), вращения звезд (в пульсарах , пятнистых звездах) или событий гравитационного микролинзирования .
В современных астрономических исследованиях во временной области часто используются роботизированные телескопы , автоматическая классификация переходных событий и быстрое уведомление заинтересованных людей. Компараторы мигания уже давно используются для обнаружения различий между двумя фотопластинами, а вычитание изображений стало более широко использоваться, когда цифровая фотография облегчила нормализацию пар изображений. [2] Из-за необходимости больших полей обзора работа во временной области предполагает хранение и передачу огромного количества данных. Сюда входят методы интеллектуального анализа данных , классификация и обработка разнородных 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 астрофизики, астрономии во временной области , которая изучает изменчивость временной области». яркость и другие параметры объектов Вселенной в разных временных масштабах». [4] Также премия Дэна Дэвида 2017 года была вручена трем ведущим исследователям в области астрономии во временной области : Нилу Герелсу ( Swift Gamma-Ray Burst Mission ), [5] Шринивасу Кулкарни ( Паломарская фабрика переходных процессов ), [6] Анджей Удальский ( Эксперимент по оптическому гравитационному линзированию ). [7]
До изобретения телескопов переходные события, которые были видны невооруженным глазом изнутри или вблизи Галактики Млечный Путь , были очень редки, и иногда с интервалом в сотни лет. Однако такие события были зафиксированы в древности, например, сверхновая в 1054 году, наблюдаемая китайскими, японскими и арабскими астрономами, и событие в 1572 году, известное как « Сверхновая Тихо » в честь Тихо Браге , который изучал ее до тех пор, пока она не исчезла через два года. [8] Несмотря на то, что телескопы позволяли видеть более отдаленные события, их маленькое поле зрения – обычно менее 1 квадратного градуса – означало, что шансы увидеть нужное место в нужное время были низкими. Камеры Шмидта и другие астрографы с широким полем зрения были изобретены в 20 веке, но в основном использовались для съемки неизменного неба.
Исторически астрономия во временной области стала включать появление комет и переменную яркость переменных звезд типа цефеид . [2] Старые астрономические пластинки, выставленные с 1880-х по начало 1990-х годов и хранящиеся в обсерватории Гарвардского колледжа, оцифровываются в рамках проекта DASCH . [9]
Интерес к транзиентам усилился, когда астрономическому сообществу стали доступны большие ПЗС- детекторы. Когда в 1990-х годах стали использоваться телескопы с большими полями зрения и более крупными детекторами, были начаты первые массовые и регулярные обзорные наблюдения - пионерами стали исследования гравитационного микролинзирования, такие как эксперимент по оптическому гравитационному линзированию и проект MACHO . Эти усилия, помимо открытия самих событий микролинзирования, привели к появлению на порядки большего количества переменных звезд, известных человечеству. [10] [11] Последующие специализированные исследования неба, такие как Palomar Transient Factory , космический корабль Gaia и LSST , были сосредоточены на расширении охвата мониторинга неба на более слабые объекты, большем количестве оптических фильтров и улучшенных возможностях измерения позиционирования и собственных движений. В 2022 году гравитационно-волновой оптический наблюдатель за транзиентами (GOTO) начал поиск столкновений между нейтронными звездами. [12]
Способность современных приборов вести наблюдения в длинах волн, невидимых для человеческого глаза ( радиоволны , инфракрасные , ультрафиолетовые , рентгеновские лучи ) увеличивает объем информации, которую можно получить при изучении переходных процессов.
В радиоастрономии LOFAR ищет радиопереходные процессы. Радиовременные исследования 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 Монитор космических переменных объектов . Гамма-всплески являются хорошо известным электромагнитным переходным явлением высокой энергии. [13] Предлагаемый спутник ULTRASAT будет непрерывно наблюдать поле площадью более 200 квадратных градусов в ультрафиолетовом диапазоне волн, что особенно важно для обнаружения сверхновых в течение нескольких минут после их появления.
