Гравітаційні хвилі допоможуть заглянути в надра Сонця

Поки що не існує способів безпосередньо досліджувати те, що відбувається під яскравою поверхнею Сонця. Пройти її наскрізь можуть гравітаційні хвилі пульсарів, і коли ми навчимося їх реєструвати, то побачимо, як влаштовані глибини нашої зірки.

Випромінювання не здатне пройти крізь Сонце. Наша зірка настільки щільна, що навіть фотони, які виникають в її надрах, рухаються до поверхні сотні тисяч років. Тому єдиним способом з’ясувати, що відбувається в глибині, залишається астросейсмологія — аналіз вібрацій, що проходять крізь товщу зоряної плазми. Альтернативу йому може запропонувати ще більш молодий напрямок – гравітаційна астрономія. Таку можливість розглянули японські вчені, стаття яких викладена в онлайн-бібліотеці препринтів arXiv.

На відміну від звичайних телескопів, що ведуть спостереження в різних діапазонах електромагнітного випромінювання — від гамма-променів до радіохвиль, — гравітаційні інтерферометри реєструють слабкі коливання простору-часу, які створюють різні далекі події. Вперше гравітаційні хвилі були виявлені тільки кілька років тому, і ця область досі залишається на ранніх етапах свого розвитку. Існуючі інструменти здатні помітити хвилі лише від найбільш потужних джерел, таких як зливаються чорні діри або нейтронні зірки.

Однак створювати подібні коливання можуть і інші об’єкти, наприклад нейтронні зірки. Якщо на поверхні такої зірки є “гори” — крихітні неоднорідності, висота яких навряд чи перевищує кілька міліметрів, – то цього достатньо, щоб при швидкому обертанні від неї поширювалися гравітаційні хвилі. Можливо, інтерферометри майбутнього зможуть реєструвати їх і побачать галактику, усіяну цими джерелами. Як зазначають автори нової роботи, вже сьогодні відомо близько 500 пульсарів — кандидатів на цю роль, і три з них час від часу закриваються сонцем.

Гравітаційні хвилі від цих пульсарів можуть проходити крізь зірку, спотворюючись під впливом її маси. А значить, їх спостереження дозволять заглянути в надра Сонця, «просвічені» гравітацією. На прикладі трьох  пульсарів J1022 + 1001, J1730-2304 і J1745-23, що швидко обертаються і які затьмарюються світилом, Рюіті Такахаші (Ryuichi Takahashi) і його колеги показали, як їх гравітаційний сигнал може змінюватися в залежності від розподілу маси всередині Сонця. За розрахунками дослідників, така робота дозволить з хорошою точністю визначити ділянки сонячних надр з більшою або меншою щільністю.

Але і трьома пульсарами справа навряд чи обмежується: швидше за все, існують сотні джерел гравітаційних хвиль, які в різні періоди часу виявляються позаду нашої зірки. Справа лише за створенням інтерферометрів нового покоління, які зможуть зареєструвати ці сигнали. Нагадаємо, в Європі вже заплановано будівництво такої обсерваторії, а деякі астрономи пропонують використовувати цілу мережу наземних інструментів для реєстрації найдовших і слабких гравітаційних хвиль.