Радикално нов начин за изследване на вътрешността на Слънцето

Ваня Милева Последна промяна на 28 април 2023 в 07:30 9714 0

Слънчево изригване, както изглежда при екстремна ултравиолетова светлина

Кредит NASA/SFC/SDO

Слънчево изригване, както изглежда при екстремна ултравиолетова светлина.

Гравитационно-вълновата астрономия все още е в начален етап. Досега фокусът е върху най-високоенергийните източници на гравитационни вълни като катаклизмичните сливания на черни дупки и неутронни звезди. Но това ще се промени с усъвършенстването на гравитационните телескопи и ще позволи на астрономите да изследват Вселената по начини, невъзможни досега.

Въпреки че гравитационните вълни имат много прилики със светлинните вълни, огромната разлика е, че повечето обекти са прозрачни за гравитационните вълни. Светлината може да бъде абсорбирана, разпръсната и блокирана от материята, но гравитационните вълни най-често просто преминават през материята. Те могат да бъдат изкривени от гравитационните лещи, но не и напълно блокирани.

Това означава, че гравитационните вълни могат да се използват като инструмент за изследване на вътрешността на астрономическите тела, подобно на начина, по който рентгеновите лъчи или ЯМР позволяват да се види вътрешността на човешкото тяло.

Това е идеята на едно скорошно проучване, представено от Брайън Кобърлейн (Brian Koberlein) и разглеждащо как гравитационните вълни могат да бъдат използвани за изследване на вътрешността на Слънцето. Слънцето е толкова невероятно горещо и плътно, че светлината не може да проникне през него. Дори за светлината, произведена в ядрото на Слънцето, са нужни повече от 100 000 години, за да достигне повърхността на Слънцето .

Единствената ни информация за вътрешността на Слънцето идва от хелиосеизмологията, при която астрономите изучават вибрациите на слънчевата повърхност, причинени от звукови вълни в Слънцето.

В това ново проучване екипът разглежда как гравитационните вълни на бързо въртящи се неутронни звезди могат да бъдат използвани за изследване на Слънцето. Въпреки че идеално гладък въртящ се обект не създава гравитационни вълни, асиметричните въртящи се обекти ги създават.

Неутронните звезди могат да имат деформации или неравности, причинени от вътрешната им топлина или магнитни полета. Ако такава неутронна звезда се върти бързо, тя произвежда непрекъснат поток от гравитационни вълни. Тези гравитационни вълни са твърде слаби, за да бъдат наблюдавани от съвременните телескопи, но следващото поколение гравитационни обсерватории трябва да могат да ги открият.

Пътят на три неутронни звезди (пулсара), движещи се зад Слънцето. Кредит: Takahashi et al., arXiv, 2023 г. 

Тъй като неутронните звезди са доста често срещани в галактиката, някои от тях са разположени така, че Слънцето минава пред тях от наша гледна точка. От повече от 3000 известни пулсара, около 500 от тях са добри кандидати за източници на гравитационни вълни и 3 от тях е известно, че преминават зад Слънцето. Екипът използва профилите на тези три пулсара като отправна точка.

Тъй като Слънцето е прозрачно за гравитационните вълни, единственият ефект, който Слънцето има върху тях, е чрез своята гравитационна маса. Когато вълните преминават през Слънцето, те са подложение на гравитационна леща. Количеството на ефекта на гравитационна леща зависи от масата на Слънцето и разпределението на тази маса. Екипът установява, че с правилни измервания наблюденията на гравитационните вълни могат да измерят профила на плътност на Слънцето с точност от 3 сигма. Това означава, че вероятността е само около едно на хиляда резултатът да е причинен от статистическа случайност. Само когато резултатът достигне прага „5 сигма“, т.е. когато има по-малко от един на милион вероятност да се дължи на случайност, физиците ще започнат да го смятат за истинско откритие.

Трите известни пулсара вероятно са само малка част от източниците на гравитационни вълни, които преминават зад Слънцето. Повечето неутронни звезди имат ориентация на въртене, която не насочва радиоизблици в нашата посока, но те все пак могат да се използват като гравитационни сонди.

Вероятно има стотици бързо въртящи се неутронни звезди, които преминават зад Слънцето в течение на една година. Така че, тъй като можем да наблюдаваме техните гравитационни вълни, те трябва да ни дадат отличен изглед вътре в най-близката ни звезда.

Справка: Ryuichi Takahashi, Soichiro Morisaki, and Teruaki Suyama. “Probing the solar interior with lensed gravitational waves from known pulsars.” arXiv preprint arXiv:2304.08220 (2023).

Източник: Gravitational Waves From Pulsars Could Be Used to Probe the Interior of the Sun, Brian Koberlein, Universe Today 

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !