Khi nào khúc xạ quang học quan trọng trong thiên văn học?

Các hệ thống / mô hình vật lý thiên văn thường quan trọng là gì, trong đó khúc xạ quang là quan trọng hoặc cần thiết để giải thích?

Tôi vui lòng yêu cầu bạn không xem xét khúc xạ trong bầu khí quyển của Trái đất hoặc bên trong thiết bị trong câu hỏi này.

Nhận xét: Thấu kính hấp dẫn khác với khúc xạ quang mặc dù nó ảnh hưởng đến các đường sáng. Tôi muốn yêu cầu các tác giả tránh đề cập đến nó sau đây.

Khúc xạ quang có liên quan đến sự thay đổi hướng của tia sáng khi chiết suất thay đổi. Không bao gồm khí quyển và dụng cụ của Trái đất, tôi nghĩ rằng khúc xạ có rất ít / không có tác động trong thiên văn học.

Các trường hợp duy nhất xuất hiện trong tâm trí của tôi, nơi chúng ta có thể (có thể) có một số khúc xạ quan trọng là trong các nhị phân sao che khuất hoặc gần rìa trên các hệ thống hành tinh. Hãy tưởng tượng một hành tinh đi qua phía sau ngôi sao của anh ấy. Một số ánh sáng xuyên qua bầu khí quyển sao và bị khúc xạ. Khi bầu khí quyển bị cong và có khả năng thay đổi chỉ số khúc xạ theo chiều cao, nó hoạt động giống như một thấu kính phân tán (trực giác nói như vậy) ánh sáng hành tinh.

Chỉnh sửa Một mô tả tương tự giữ chung cho bất kỳ đối tượng nào đi đằng sau một đối tượng khác có bầu khí quyển.

Và có Ống kính hấp dẫn (nếu bạn cho phép tôi), có tác động lớn hơn nhiều đối với các quan sát. Điều này được gây ra bởi các tia sáng uốn cong trọng lực khi đi qua gần các thiên hà / cụm thiên hà (/ sao / ...). Một trong những khác biệt của thấu kính hấp dẫn so với thấu kính tiêu chuẩn là không có sự thay đổi về chỉ số khúc xạ, do đó, nó rất khó chịu (tất cả các bước sóng bị bẻ cong theo cùng một góc).

Chỉ số khúc xạ hiệu quả có thể được mô tả là (nguồn: Narayan và Bartelmann (pdf)): Trong đó là thế năng hấp dẫn và nói chung là một hàm của vị trí của vật thể.

Thấu kính hấp dẫn được chia thành ba nhóm:

1. Thấu kính mạnh, thường được quan sát trong các cụm thiên hà hoặc xung quanh các thiên hà lớn. Tiềm năng hấp dẫn mạnh đến mức hình ảnh của một thiên hà nền bị biến dạng nặng nề thành các cung và vòng, giống như trong hình ảnh nổi bật này của Abell 2218 từ HST:

   
   _{(nguồn: hubbledite.org )}

2. Thấu kính yếu. Ánh sáng của một thiên hà gặp phải vật chất (và rất nhiều vật chất tối) truyền đến chúng ta và bị khúc xạ. Điều này không có hiệu ứng rõ rệt như trong ống kính mạnh, nhưng làm biến dạng hình dạng của thiên hà. Và sự biến dạng này có thể được sử dụng để nghiên cứu, ví dụ, sự phân bố vật chất tối xung quanh một số vật thể hoặc nội dung của vũ trụ.

3. Vi thấu kính. Hãy tưởng tượng để quan sát một ngôi sao và bằng cách nào đó biết rằng một đốm vật chất tối sẽ đi qua phía trước ngôi sao. Các đốm màu không đủ lớn để làm biến dạng hình dạng ngôi sao, nhưng chắc chắn nó sẽ tăng thêm một lượng nhỏ độ sáng của ngôi sao.

Đây là một bài báo tôi tìm thấy nói về chỉ số khúc xạ của vật chất tối (khác với thấu kính hấp dẫn) và cách tín hiệu có thể giảm. Bài viết có tựa đề "Những vấn đề tối tăm từ chỉ số khúc xạ vũ trụ" và đây là bản tóm tắt:

Các ứng cử viên vật chất tối của vật lý hạt luôn có các tương tác điện từ, nếu chỉ thông qua các dao động lượng tử. Do đó, vật chất tối có thể tạo ra một chỉ số khúc xạ lệch khỏi giá trị chân không của nó. Sự hiện diện của nó được báo hiệu thông qua các hiệu ứng phụ thuộc tần số trong quá trình truyền và suy giảm ánh sáng. Chúng tôi thảo luận về các hạn chế lý thuyết về việc mở rộng chỉ số khúc xạ với tần số, giải thích vật lý các thuật ngữ và các quan sát cụ thể cần thiết để cô lập các hệ số của nó. Điều này, với sự xuất hiện của những cơ hội mới để xem các vụ nổ tia gamma ở quy mô khoảng cách vũ trụ, cho chúng ta một thăm dò mới về vật chất tối và một khả năng mới để phát hiện trực tiếp.

Thành thật mà nói tôi không thực sự hiểu làm thế nào sự biến động lượng tử của vật chất tối có thể tạo ra hiệu ứng như vậy. Ngoài các hiệu ứng công cụ hoặc khí quyển (và các xem xét lý thuyết), tôi thực sự không nhớ rằng khúc xạ từng xuất hiện như một hiệu ứng quan trọng.

Bằng cách quan sát một nguồn ánh sáng hoặc sóng vô tuyến đi qua rìa khí quyển của hành tinh, sự uốn cong và độ trễ (cả hai do tốc độ ánh sáng trong vật chất thấp hơn so với chân không) có thể được sử dụng để phân tích bầu khí quyển đó.

Các bốn câu trả lời cho câu hỏi Khi nào thì các nhà khoa học hành tinh nhận ra áp lực bề mặt Venus' gần như 100x mà trên Trái Đất? Làm thế nào mà họ phát hiện ra? sẽ mất một ít thời gian để duyệt qua nhưng chúng đáng giá.

Bằng cách sử dụng sóng mang đơn sắc, người ta có thể phát hiện mật độ tích hợp bằng tổng độ trễ pha (số chu kỳ) tích lũy khi chùm tia đi qua các lớp dày hơn và dày hơn.

Đây là từ câu trả lời:

Nguồn

ở trên: Đĩa Stanford 150 được sử dụng để truyền tín hiệu tần số kép đến Mariner 5 để đo mật độ sóng vô tuyến của mật độ khí quyển. Từ instartupland.com 1 , 2 , 3 .

Tôi khá chắc chắn khúc xạ vô tuyến đã được sử dụng để nghiên cứu bầu khí quyển của những người khổng lồ khí như Sao Mộc và Sao Thổ, nhưng tôi chưa biết liệu khúc xạ quang học đã được mô hình hóa chưa. Đây là từ câu hỏi (hiện chưa được trả lời) Khúc xạ bởi bầu khí quyển của Sao Thổ - nó dày đặc như thế nào ở đây?

ở trên: cắt một phần hình ảnh Cassini của NASA từ đây