Пока что не существует способов напрямую исследовать происходящее под яркой поверхностью Солнца. Пройти ее насквозь могут гравитационные волны пульсаров, и когда мы научимся их регистрировать, то увидим, как устроены глубины нашей звезды.
Излучение не способно пройти сквозь Солнце. Наша звезда настолько плотная, что даже фотоны, которые возникают в ее недрах, двигаются к поверхности сотни тысяч лет. Поэтому единственным способом выяснить, что происходит в глубине, остается астросейсмология — анализ вибраций, проходящих сквозь толщу звездной плазмы. Альтернативу ему может предложить еще более молодое направление — гравитационная астрономия. Такую возможность рассмотрели японские ученые, статья которых выложена в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.
В отличие от обычных телескопов, ведущих наблюдения в разных диапазонах электромагнитного излучения — от гамма-лучей до радиоволн, — гравитационные интерферометры регистрируют слабые колебания пространства-времени, которые создают различные далекие события. Впервые гравитационные волны были обнаружены только несколько лет назад, и эта область до сих пор остается на ранних этапах своего развития. Существующие инструменты способны заметить волны лишь от наиболее мощных источников, таких как сливающиеся черные дыры или нейтронные звезды.
Однако создавать подобные колебания могут и другие объекты, например нейтронные звезды. Если на поверхности такой звезды есть «горы» — крошечные неоднородности, высота которых вряд ли превышает несколько миллиметров, — то этого достаточно, чтобы при быстром вращении от нее распространялись гравитационные волны. Возможно, интерферометры будущего смогут регистрировать их и увидят галактику, усеянную этими источниками. Как отмечают авторы новой работы, уже сегодня известно около 500 пульсаров — кандидатов на эту роль, и три из них время от времени закрываются Солнцем.
Гравитационные волны от этих пульсаров могут проходить сквозь звезду, искажаясь под влиянием ее массы. А значит, их наблюдения позволят заглянуть в недра Солнца, «просвеченные» гравитацией. На примере трех быстровращающихся пульсаров J1022+1001, J1730-2304 и J1745-23, которые затмеваются светилом, Рюити Такахаши (Ryuichi Takahashi) и его коллеги показали, как их гравитационный сигнал может меняться в зависимости от распределения массы внутри Солнца. По расчетам исследователей, такая работа позволит с хорошей точностью определить участки солнечных недр с большей или меньшей плотностью.
Но и тремя пульсарами дело вряд ли ограничивается: скорее всего, существуют сотни источников гравитационных волн, которые в разные периоды времени оказываются позади нашей звезды. Дело лишь за созданием интерферометров нового поколения, которые смогут зарегистрировать эти сигналы. Напомним, в Европе уже запланировано строительство такой обсерватории, а некоторые астрономы предлагают использовать целую сеть наземных инструментов для регистрации самых длинных и слабых гравитационных волн.
Автор: Сергей Васильев