Ist GAIA das einzige Spiel in der Stadt, um die Quadrupol-Gravitationsablenkung von Licht zu untersuchen?

Es gibt eine sehr reichhaltige Literatur zu diesen Dingen: Einerseits gibt es die reine allgemeine Relativitätstheorie der Lichtkrümmung aufgrund eines abgeflachten Planeten (ein Quadrupoleffekt), und andererseits gibt es den Beobachtungsaufwand, eine solche Lichtkrümmung in unserem zu entdecken Sonnensystem. Ich denke, die erste wurde mehr oder weniger in meiner Antwort auf eine Ihrer vorherigen Fragen angesprochen: Hat GAIA irgendetwas über die Allgemeine Relativitätstheorie gelernt, als sie in die Nähe von Jupiter schaute?

Die Frage bezieht sich hier auf frühere Beobachtungsbemühungen:

Frage: Ist GAIA das einzige Spiel in der Stadt, um die Quadrupol-Gravitationsablenkung von Licht zu untersuchen? Gibt es eine andere Methode mit ähnlicher Empfindlichkeit, die entweder Jupiter oder die Sonne verwendet, die weniger abgeplattet, aber viel massiver ist? Radio vielleicht irgendwie?

Kurze Antwort: Ja, Gaia ist derzeit das einzige Spiel in der Stadt, obwohl es eine Tradition von bodengestützten Beobachtungen gibt, die versuchen, den monopolaren Beitrag zur Lichtkrümmung von Jupiter zu beobachten (und ich vermute, dass zukünftige bodengestützte Teleskope dazu in der Lage sein könnten). Außerdem gab es in gewissem Sinne einen Konkurrenten zu Gaia, bekannt als Space Interferometry Mission ( SIM ), aber sie wurde im Astro2010 Decadal Report der NASA abgesagt.

LANGE ANTWORT:

Für "neuere/modernere" astrometrische Beobachtungen der Lichtkrümmung mit der Sonne kann man ein wenig ins Unkraut greifen:

Der Nachweis der Lichtablenkung um die Sonne und die Erde wurde von Hipparcos (1992) durchgeführt, siehe rf Abschnitt 3.2.5. dieser Studie von Lindl (2011), die weiter unten näher erörtert wird und die die Theorie hinter der Astrometrie der Lichtablenkung über Jupiter mit Gaia beschreibt. Die von Hipparcos beobachtete Lichtkrümmung war auf das Monopolmoment und nicht auf das Quadrupolmoment der Linse zurückzuführen. Diese Erfolge unterstützten Vorschläge zur Beobachtung des quadrupolaren Beitrags der Lichtablenkung.

Auf der zweiten Seite dieser Arbeit von Heinkelmann und Schuh (2009), wo$\gamma$der parametrisierte postnewtonsche Parameter ist, der für die klassische allgemeine Relativitätstheorie Eins ist, sagen sie:

Bis jetzt haben mehrere Gruppen das bestimmt$\gamma$Parameter unter Verwendung der geodätischen VLBI-Beobachtungen ... Alle diese Tests konzentrieren sich auf die Auswirkungen der Sonne. Es gab jedoch auch mehrere Versuche, Jupiters Ablenkung zu beobachten. Treuhaft & Lowe (1991) versuchten, die Ablenkung durch Jupiter experimentell zu finden, indem sie ein einziges DSN-Experiment mit langer Basislinie während eines Nahbedeckungsereignisses verwendeten, das von Schuhet al. (1988) vorgeschlagen wurde. Eine vergleichbare Beinahe-Verdeckung geschah 2002 und wurde von mehreren Gruppen untersucht, zB von Fomalont & Kopeikin (2003).

Ich bin mir ziemlich sicher, dass sie sich hier auf die Monopolablenkung des Jupiter beziehen, wie in einem Artikel von Kopeikin & Makarov (2008) bestätigt , und nicht auf die quadrupolare Ablenkung – ein frühes theoretisches Modell davon wurde von Crosta et al. 2006.

Nun etwas zur Geschichte der Beobachtung des quadrupolaren Beitrags zur Lichtkrümmung des Jupiter:

Die Abhandlung von Kopeikin & Makarov (2008) spekulierte, dass SIM, oder möglicherweise SKA , die beste Aussicht auf die Messung der Lichtkrümmung von Jupiter sei, und erwähnte kaum Gaia.

Die wegweisende Arbeit von Klioner (2003) präsentierte ein selbstkonsistentes relativistisches Modell (am 0.1$\mu$as-level) für die Beobachtung der quadrupolaren Lichtkrümmung von Jupiter in Erwartung von Gaia und SIM und zeigte, dass eine solche Lichtkrümmung für Jupiter (ohne die Sonne!) am stärksten wäre, dh. siehe die zweite Spalte von Tabelle 1 mit dem Titel "Verschiedene Gravitationseffekte auf die Lichtausbreitung". Dieses Modell bildet die Grundlage des relativistischen Modells von Gaia (bekannt als GREM).

Diese und nachfolgende Arbeiten motivierten die Studie von Lind (2011) zu diesem Thema, in der sie das Modell von Crosta et al. (2006) für simulierte Daten. Aus ihrem Fazit:

Der Rahmen, den wir erhalten haben, wird ... eine erste Schätzung von Gaias Fähigkeit geben, Quadrupol-Lichtablenkung durch Jupiter zu erkennen. Dies können wir bejahen, Gaia und AGIS werden es ermöglichen, diesen Effekt auf mindestens 6 zu erkennen$\sigma$Niveau, wenn man von einer nominellen astrometrischen Leistung ausgeht.

Vor und nach dem Start von Gaia im Jahr 2013 wurden die Aussichten für seine Fähigkeit, grundlegende Physik und Relativitätstheorie zu untersuchen, mit Spannung erwartet, zum Beispiel hier .

Schließlich (puh!) für eine vollständigere maßgebliche Quelle für aktuelle und kommende Mikrobogensekunden-Astrometrie-Beobachtungen ist diese Übersicht. Ihr Abschnitt 6 behandelt aktuelle und kommende Gebiete, wie das Extremely Large Telescope der ESO , und weltraumgestützte Projekte, wie das James Webb Space Telescope der NASA und das Nancy Grace Roman Space Telescope und natürlich das Gaia der ESA. In Abschnitt 3 heißt es:

Insbesondere das Abtastgesetz von Gaia wurde dahingehend optimiert, dass während der Mission mehrfach Beobachtungen heller Sterne in der Nähe von Jupiter gemacht werden. Diese Daten erlauben einen Versuch, das Quadrupolmoment der Lichtablenkung durch Jupiter zu messen. Wie die Gaia-Astrometrie bei diesen und anderen Tests der Grundlagenphysik verwendet werden kann, wird von Klioner (2014) diskutiert. Solche Tests werden wahrscheinlich erst in späteren Phasen der Gaia-Datenverarbeitung durchgeführt, wenn die anderen Parametersätze in der astrometrischen Lösung ausreichend bekannt und verstanden sind

Diese Art von Nuggets zur Beobachtung der allgemeinen relativistischen Lichtkrümmung mit Jupiter wird möglicherweise erst in einigen Jahren eintreffen. Aber ich werde auf jeden Fall die Ohren offen halten ;)