視線速度とドップラー測定

視線速度測定は、スペクトル線のドップラーシフトを利用して、観測者に対する天体の視線方向の接近速度または後退速度を決定します。

Definition

視線速度とは、観測者の視線に沿った天体の速度成分であり、そのスペクトル線の静止波長に対するドップラーシフトから測定されます。

Scope

このトピックでは、スペクトル線のシフトからの視線速度の測定について扱います。これには、テンプレートスペクトルとの相互相関、系外惑星によって誘発される微小な反射運動を検出するために用いられる精密技術、および銀河やクエーサーの赤方偏移の決定が含まれます。また、重心補正と、高精度を可能にする波長参照法についても論じます。

Core questions

• ドップラーシフトはどのように視線速度に変換されますか？
• テンプレートスペクトルとの相互相関はどのようにして正確な速度をもたらしますか？
• 系外惑星検出のためのメートル/秒の精度を可能にする機器および参照技術は何ですか？
• 銀河やクエーサーの赤方偏移はどのように測定され、標準フレームに補正されますか？

Key theories

相互相関速度測定

テンプレートスペクトルを観測スペクトルに対してシフトさせ、相関を最大化するオフセットを見つけることで、ノイズの多いスペクトルや複合スペクトルであっても正確な視線速度が得られます。

系外惑星のドップラー反射法

惑星は、その主星を共通の重心の周りに公転させ、惑星の質量と軌道を明らかにする周期的な視線速度信号を生成します。

Clinical relevance

視線速度は、連星の軌道と恒星の質量、数百もの系外惑星を発見した反射運動、星団や銀河のダイナミクス、そして大規模構造と宇宙膨張をマッピングする赤方偏移を明らかにします。

History

ドップラーシフトは19世紀に恒星の運動に初めて使用されました。相互相関法は銀河の赤方偏移サーベイを体系化し、その後、精密な波長参照を備えた安定化分光器が、太陽型星の周りの最初の系外惑星を検出する精度を達成しました。

Seminal works

• mayorQueloz1995
• tonryDavis1979
• gray2005

Frequently asked questions

視線速度は空を横切る運動を測定できますか？

いいえ、ドップラーシフトは観測者に対する視線方向の接近または後退運動のみを感知します。空を横切る運動は、固有運動としてアストロメトリーによって別途測定されます。

重心補正が必要なのはなぜですか？

地球の軌道運動と自転運動はそれ自身のドップラーシフトを加えます。太陽系重心に補正することでこれを除去し、測定された速度が天体の真の運動を反映するようにします。