Звездные горы: Важные неровности
Сформулированная Эйнштейном Общая теория относительности имеет ряд теоретических следствий, некоторые из которых уже удалось подтвердить экспериментально, а другие еще ждут своего часа. К последним относятся и гравитационные волны, о которых мы рассказывали подробно в статье «Рябь пространства-времени». Коротко говоря, это волновые возмущения в гравитационном поле, которые создает движение несимметричных объектов — но до сих пор подобные волны не удавалось зарегистрировать.
Австралийские исследователи Матиас Вигелиус (Matthias Vigelius) и Эндрю Мелатос (Andrew Melatos) предлагают новое направление поиска — нейтронные звезды. По сути, они представляют собой ядра очень крупных звезд, оставшиеся после того, как те исчезли во взрыве сверхновой. Нейтронные звезды — крайне небольшие (порядка десятков километров) и плотные тела (при таких небольших размерах они имеют массу порядка солнечной), некоторые из которых вращаются со скоростью до сотен оборотов в секунду. В принципе, такая плотность и скорость вращения вполне могут создать детектируемые гравитационные волны — если только нейтронная звезда несимметрична, то есть если на ее поверхности есть неоднородности.
Но Вигелиус и Мелатос провели теоретическое исследование, согласно результатам которого на поверхности нейтронных звезд могут образовываться своего рода «горы», где скапливается материя, притянутая от обычной звезды, находящейся где-нибудь неподалеку. Компьютерное моделирование показало, что мощнейшее магнитное поле нейтронной звезды притягивает материю вдоль силовых линий, в результате чего на них формируются отложения, причем линии магнитного поля и стабилизируют их, не позволяя мощным гравитационным силам звезды разрушить эти «горы». По расчетам ученых, на каждом из полюсов могут формироваться весьма внушительные «горы», каждая массой порядка массы Сатурна.
Изначально материя, составляющая их, притягивается от соседней звезды в форме обычного газа, состоящего из легких атомов с протонами и электронами. Но под действием колоссальной гравитации нейтронной звезды она превращается в вырожденный газ, состоящий из одних только нейтронов. Некоторые ученые считают, что такая материя имеет желеобразную консистенцию, но проверить это вряд ли кому-либо когда-нибудь удастся. Как же выглядят состоящие из нее горы? Даже при поддержке магнитного поля они порядком сплющены гравитацией и далеко не так высоки, как их собратья на Земле — по расчетам Вигелиуса и Мелатоса, в поперечнике они могут составлять около 3 км, притом что в высоту не превышают 0,1−1 м. И конечно, поскольку они находятся на поверхности звезды, они весьма раскалены и активно излучают в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне.
Ну а главное — они придают звезде асимметрию, чтобы в своем вращении она порождала гравитационные волны. Как показывают наблюдения, магнитные полюса нейтронной звезды не совпадают с осью ее вращения, а значит, «горы» движутся по кругу — этого более чем достаточно. Судя по всему, создаваемые ими гравитационные волны будет проще обнаружить, чем от других перспективных источников — например, от нейтронных звезд или черных дыр в процессе слияния, ведь при этом создается возмущение, которое длится считанные секунды, тогда как «горы» на нейтронное звезде создают постоянную волну.
Впрочем, существуют и другие средства, на которые ученые возлагают большие надежды в обнаружении гравитационных волн — читайте: «Поймать волну», «Космос волнуется».
По публикации New Scientist Space