Кіріспе
Объектінің жылдамдығы – объект пен нүкте арасындағы қашықтықтың өзгеру шарасы. Мақсаттың радиалдық жылдамдығы немесе бақылаушыға қатысты бағыттық жылдамдығы – екі нүкте арасындағы векторлық орын ауыстырудың өзгеру шарасы. Ол мақсатты бақылаушының салыстырмалы жылдамдығының екі нүктені байланыстыратын салыстырмалы бағыт немесе көзге көріну сызығына (LOS) векторлық проекциясы ретінде анықталады. Радиалдық жылдамдық немесе арақашықтық өзгеруі – екі нүкте арасындағы арақашықтықтың уақыт бойынша өзгеру шарасы. Бұл LOS бағытына салыстырмалы жылдамдық векторының скалярлық проекциясы ретінде құрастырылған, таңбасы бар скалярлық шама. Сәйкесінше, радиалдық жылдамдық радиалдық жылдамдықтың модуліне тең, таңбасы ескерілмей. Астрономияда нүкте әдетте Жердегі бақылаушы болып есептеледі, сондықтан радиалдық жылдамдық объектінің Жерден алыстау жылдамдығын (немесе теріс радиалдық жылдамдық болған жағдайда, Жерге жақындауын) көрсетеді.
The radial velocity or line of sight velocity of a target with respect to an observer is the rate of change of the vector displacement between the two points. It is formulated as the vector projection of the target observer relative velocity onto the relative direction or line of sight (LOS) connecting the two points. The radial speed or range rate is the temporal rate of the distance or range between the two points. It is a signed scalar quantity, formulated as the scalar projection of the relative velocity vector onto the LOS direction. Equivalently, radial speed equals the norm of the radial velocity, modulo the sign. In astronomy, the point is usually taken to be the observer on Earth, so the radial velocity then denotes the speed with which the object moves away from the Earth (or approaches it, for a negative radial velocity).
Астрономияда қолдану
Астрономияда радиалдық жылдамдық көбінесе Допплер спектроскопиясы арқылы бірінші жуықтамада өлшенеді. Бұл әдіспен алынған шама барицентрлік радиалдық жылдамдық өлшемі немесе спектроскопиялық радиалдық жылдамдық деп аталады. Дегенмен, астрономиялық объекттен бақылаушыға дейін жарық әдетте өте үлкен қашықтықтарда таралатындықтан, релятивистік және космологиялық эффектілерге байланысты, бұл өлшемді объект пен бақылаушы арасындағы кеңістік туралы қосымша ақпаратсыз геометриялық радиалдық жылдамдыққа дәл түрлендіру мүмкін емес. Ал астрометриялық радиалдық жылдамдық астрометриялық байқаулар арқылы анықталады (мысалы, жылдық параллакс өзгерісінің ұзақ мерзімдік қасиеттері).
Спектроскопиялық радиалдық жылдамдық
Шығару кезінде салыстырмалы радиалдық жылдамдығы жоғары объектінің жарығы Доплер эффектісіне түседі, сондықтан жарық жиілігі алыстап бара жатқан объектілер үшін төмендейді (қызыл ығысу), ал жақындап келе жатқан объектілер үшін артады (көк ығысу). Жұлдыздың немесе басқа да алыс, жарқыраған нысандардың радиалдық жылдамдығын жоғары ажыратымдылық спектрін алып, белгілі спектрлік сызықтардың өлшенген толқын ұзындықтарын зертханалық өлшемдердегі толқын ұзындықтарымен салыстыру арқылы дәл өлшеуге болады. Оң радиалдық жылдамдық нысандар арасындағы қашықтықтың ұлғаюын көрсетеді; теріс радиалдық жылдамдық – көз және бақылаушы арасындағы қашықтықтың азаюын көрсетеді. Уильям Хаггинс 1868 жылы жұлдыздың жарығының қызыл ығысын бақылап, Сириус жұлдызының Күнге қатысты радиалдық жылдамдығын бағалауға тырысты. Көптеген екі жұлдыздарда орбиталық қозғалыс радиалдық жылдамдықтың бірнеше километр/секунд (км/с) ауытқуына себеп болады. Бұл жұлдыздардың спектрлері Доплер эффектісіне байланысты өзгеретіндіктен, оларды спектроскопиялық екі жұлдыз деп атайды. Радиалдық жылдамдық жұлдыздардың массаларының қатынасын және эксцентриситет, жартылай бас ось сияқты орбиталық элементтерді бағалау үшін қолданылуы мүмкін. Осы әдіс жұлдыздардың айналасындағы планеталарды анықтау үшін де пайдаланылған, қозғалыстың өлшемі планетаның орбиталық периодын анықтайды, ал радиалдық жылдамдық амплитудасы екілік масса функциясын қолдана отырып, планетаның массасының ең төменгі шегін есептеуге мүмкіндік береді. Радиалдық жылдамдық әдістері ғана ең төменгі шекті анықтай алады, себебі көру сызығына өте үлкен бұрышпен айналатын үлкен планета, көру сызығындағы орбиталық жазықтығы бар кішкентай планета сияқты, жұлдызына радиалды түрде әсер етеді. Бұл әдіспен есептелген жоғары эксцентриситеті бар планеталар шындығында дөңгелек немесе жақын дөңгелек резонанстық орбитадағы екі планета жүйесі болуы мүмкін деген гипотеза бар.
Экзопланеталарды анықтау
Экзопланеталарды анықтау үшін радиалды жылдамдық әдісі орталық жұлдыздың жылдамдығындағы өзгерістерді байқауға негізделген, бұл жұлдызды айналып өтетін (көрінбейтін) экзопланетаның гравитациялық тартылысының бағытының өзгеруіне байланысты туындайды. Жұлдыз бізге жақындағанда оның спектрі көк түске қарай ығысады, ал бізден алыстағанда қызыл түске қарай ығысады. Жұлдыз спектрін үнемі бақылап, оның жылдамдығын өлшеу арқылы, экзопланетаның әсерінен оның қозғалысы мерзімді екенін анықтауға болады.