ЛУЧЕВА́Я СКО́РОСТЬ

ЛУЧЕВА́Я СКО́РОСТЬ в ас­тро­но­мии, про­ек­ция про­стран­ст­вен­ной ско­ро­сти ас­тро­но­мич. объ­ек­та на луч зре­ния на­блю­да­те­ля. Л. с. рав­на про­из­вод­ной по вре­ме­ни от рас­стоя­ния до объ­ек­та, по­это­му Л. с. по­ло­жи­тель­на, ес­ли объ­ект уда­ля­ет­ся от на­блю­да­те­ля, и от­ри­ца­тель­на, ес­ли объ­ект при­бли­жа­ет­ся. Дви­же­ние объ­ек­тов вдоль лу­ча зре­ния при­во­дит к до­п­ле­ров­ско­му сме­ще­нию ли­ний в их спек­трах на от­но­сит. ве­ли­чи­ну $z=(\lambda-\lambda_0)/\lambda_0$ , где $\lambda$ – из­ме­рен­ная дли­на вол­ны спек­траль­ной ли­нии, $\lambda_0$ – ла­бо­ра­тор­ная дли­на вол­ны (из­ме­рен­ная для не­под­виж­но­го ис­точ­ни­ка). В об­щем слу­чае $(z+1)^2=(1+V/c)/(1-V/c)$ , где $V$ – ско­рость объ­ек­та, $c$ – ско­рость све­та; в не­ре­ля­тивист­ском при­бли­же­нии (при $V\lt \lt c$ ) $z \approx V/c$. Л. с. оп­ре­де­ля­ет­ся пу­тём спек­траль­ных на­блю­де­ний не­бес­ных объ­ек­тов. Из­ме­рен­ная зем­ным на­блю­да­те­лем Л. с. вклю­ча­ет в се­бя про­ек­цию на луч зре­ния ор­би­таль­ной ско­ро­сти дви­же­ния Зем­ли во­круг Солн­ца (дос­ти­гаю­щую ±30 км/с) и ско­ро­сти осе­во­го вра­ще­ния Зем­ли (дос­ти­гаю­щей ±0,465 км/с). Вслед­ст­вие это­го ре­зуль­та­ты вы­со­ко­точ­ных из­ме­ре­ний Л. с. обыч­но при­во­дят­ся от­но­си­тель­но цен­тра масс Сол­неч­ной сис­те­мы. Л. с. вне­га­лак­тич. объ­ек­тов до­пол­ни­тель­но вклю­ча­ют про­ек­цию на луч зре­ния про­стран­ст­вен­ной ско­ро­сти Солн­ца в Га­лак­ти­ке (дос­ти­гаю­щей при­бли­зи­тель­но ±220–230 км/с), по­это­му их Л. с. при­во­дят­ся к сис­те­ме от­счё­та, свя­зан­ной с цен­тром Га­лак­ти­ки.

Круг ас­т­ро­фи­зич. за­дач, ре­шае­мых на ос­но­ве из­ме­ре­ния Л. с., оп­ре­де­ля­ет­ся точ­но­стью этих из­ме­ре­ний, т. е. спек­траль­ным раз­ре­ше­ни­ем ис­поль­зуе­мых спек­тро­гра­фов. Совр. спек­тро­гра­фы вы­со­ко­го раз­ре­ше­ния спо­соб­ны из­ме­рять Л. с. с точ­но­стью до не­сколь­ких м/с, дос­та­точ­ной для об­на­ру­же­ния вне­сол­неч­ных пла­нет (по пе­рио­дич. из­ме­не­ни­ям ско­ро­сти звез­ды, вы­зван­ным её ор­би­таль­ным дви­же­ни­ем во­круг об­ще­го цен­тра масс звез­ды и пла­нет­ной сис­те­мы). Дан­ные о Л. с., собств. дви­же­ни­ях и рас­стоя­ни­ях да­ют воз­мож­ность изу­чать про­стран­ст­вен­ное дви­же­ние разл. объ­ек­тов в на­шей Га­лак­ти­ке. По Л. с. звёзд и звёзд­ных ско­п­ле­ний изу­ча­ет­ся вра­ще­ние Га­лак­ти­ки, оп­ре­де­ля­ют­ся ор­би­ты и мас­сы близ­ких двой­ных звёзд, мас­сы звёзд­ных скоп­ле­ний. По Л. с. ша­ро­вых ско­п­ле­ний и кар­ли­ко­вых спут­ни­ков Га­лак­ти­ки оце­ни­ва­ет­ся мас­са тём­но­го ве­ще­ст­ва в га­лак­тич. га­ло. Из­ме­ре­ния Л. с. про­во­дят­ся не толь­ко в оп­ти­че­ском, но и в др. диа­па­зо­нах элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния (УФ-, ИК-, ра­дио­диа­па­зо­не). Ана­лиз до­п­ле­ров­ско­го про­фи­ля ра­дио­ли­нии ато­мар­но­го во­до­ро­да (дли­на вол­ны 21 см) по­зво­ляет из­ме­рять ско­ро­сти вра­ще­ния и мас­сы да­лё­ких га­лак­тик, изу­чать дви­же­ния га­за в дис­ке на­шей Га­лак­ти­ки, оце­ни­вать мас­сы ско­п­ле­ний га­лак­тик. Ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли про­во­ди­мые в ра­дио- и мик­ро­вол­но­вом диа­па­зо­нах из­ме­ре­ния Л. с. ма­зер­ных ис­точ­ни­ков в об­лас­тях звез­до­об­ра­зо­ва­ния и мо­ле­ку­ляр­ных об­ла­ках. В сверх­ком­пакт­ных яд­рах мн. га­лак­тик, в т. ч. на­шей Га­лак­ти­ки, об­на­ру­же­ны дви­же­ния звёзд и га­за со ско­ро­стя­ми в ты­ся­чи км/с, до­ка­зы­ваю­щие на­ли­чие там сверх­мас­сив­ных чёр­ных дыр. До­п­ле­ров­ский про­филь спек­траль­ной ли­нии, от­ра­жаю­щий рас­пре­де­ле­ние ско­ро­стей отд. ато­мов, со­дер­жит важ­ней­шую ин­фор­ма­цию о фи­зич. ус­ло­ви­ях в звёзд­ных фо­то­сфе­рах (темп-ре, дав­ле­нии, ус­ко­ре­нии си­лы тя­же­сти).

На про­тя­же­нии бо­лее чем сто­лет­ней ис­то­рии из­ме­ре­ния Л. с. спек­траль­ные при­бо­ры не­ук­лон­но со­вер­шен­ст­во­ва­лись. С по­яв­ле­ни­ем твер­до­тель­ных циф­ро­вых де­тек­то­ров, ПЗС-мат­риц ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли эшель­ные спек­тро­гра­фы, до­пус­каю­щие ком­пакт­ную за­пись все­го спек­тра в ви­де боль­шо­го чис­ла отд. спек­траль­ных по­ло­сок. С по­мо­щью мно­го­объ­ект­ных спек­тро­гра­фов про­из­во­дит­ся од­но­вре­мен­ная ре­ги­ст­ра­ция спек­тров боль­шо­го чис­ла звёзд или га­лак­тик, ви­ди­мых в по­ле зре­ния те­ле­ско­па, из­лу­че­ние ко­то­рых со­би­ра­ет­ся отд. оп­то­во­ло­кон­ны­ми све­то­во­да­ми и про­пус­ка­ет­ся сквозь еди­ный оп­тич. тракт спек­траль­но­го при­бо­ра. Для изу­че­ния по­ля ско­ро­стей да­лё­ких га­лак­тик и га­зо­вых об­ла­ков при­ме­ня­ют­ся по­ле­вые спек­тро­гра­фы с на­бо­ром мик­ро­линз, со­би­раю­щих свет от со­сед­них уча­ст­ков изо­бра­же­ния объ­ек­та, а так­же ин­тер­фе­ро­мет­ры Фаб­ри – Пе­ро. Наи­бо­лее точ­но до­п­ле­ров­ское сме­ще­ние спек­траль­ных ли­ний оп­ре­де­ля­ет­ся ме­то­дом циф­ро­вой кор­ре­ля­ции на­блю­дае­мо­го спек­тра с рас­счи­тан­ным мо­дель­ным спек­тром или спек­тром звез­ды с за­ра­нее из­вест­ной лу­че­вой ско­ро­стью.

Л. с. звёзд Га­лак­ти­ки не пре­вы­ша­ют 500–600 км/с. Да­лё­кие га­лак­ти­ки и ква­за­ры уда­ля­ют­ся от нас с боль­ши­ми ско­ро­стя­ми, в пре­де­ле поч­ти дос­ти­гаю­щи­ми ско­ро­сти све­та; при этом их цвет ста­но­вит­ся крас­нее из-за сдви­га рас­пре­де­ле­ния энер­гии в крас­ную об­ласть спек­тра (см. Крас­ное сме­ще­ние).

В нач. 21 в. вы­пол­ня­ют­ся 2 круп­ных ме­ж­ду­нар. про­ек­та мас­со­во­го из­ме­ре­ния Л. с., вза­им­но до­пол­няю­щие друг дру­га: 1) RAVE (Radial Velocity Expe­ri­ment), пре­ду­смат­ри­ваю­щий из­ме­ре­ние Л. с. при­мер­но 1 млн. звёзд юж. не­ба в ИК-диа­па­зо­не на 1,2-мет­ро­вом те­ле­ско­пе Анг­ло-Ав­ст­ра­лий­ской ас­тро­но­мич. об­сер­ва­то­рии; 2) спек­траль­но-фо­то­мет­рич. об­зор SDSS (Sloan Digital Sky Survey), в рам­ках ко­то­ро­го на 2,5-мет­ро­вом те­ле­ско­пе об­сер­ва­то­рии Апа­чи-Пойнт (штат Нью-Мек­си­ко, США) уже из­ме­ре­ны Л. с. бо­лее 1,5 млн. звёзд, га­лак­тик и ква­за­ров. Об­шир­ную про­грам­му из­ме­ре­ния Л. с. со­тен мил­лио­нов объ­ек­тов пла­ни­ру­ет­ся про­вес­ти на кос­мич. об­сер­ва­то­рии Gaia (Ев­роп. кос­мич. агент­ст­во; за­пуск на­ме­чен на 2011).