<< 13. Гравитационные линзы | Оглавление | 14.1 Описание >>
14. Гравитационно-волновая астрономия
Разделы
- 14.1 Описание
- 14.2 Детектирование ГВ
- 14.3 Излучение. Основы теории переноса излучения ГВ
- 14.4 Астрофизические источники ГВ
- Литература
До сих пор мы в основном рассматривали электромагнитное излучение от космических источников. Это наиболее хорошо изученный вид излучения. Как упоминалось выше, нейтринное излучение начинает играть большую роль лишь на последних стадиях эволюции звезд, непосредственно перед и в момент коллапса ядра звезды и сразу после образования нейтронной звезды.
Кроме электромагнитного и нейтринного излучения, связанного с
электрослабым взаимодействием, в природе существует еще один вид
излучения энергии - гравитационные волны. В отличие от ЭМ излучения,
которое (за исключением мазерного механизма)
генерируется большим количеством некогерентных излучателей (атомов,
электронов и т.д.), гравитационное излучение существенно при
не сферичеаски - симметричном
движении больших масс вещества (отдельных объектов)
в целом14.1. Слабость гравитационного излучения
связана со слабостью гравитационного взаимодействия в природе.
Электромагнитная константа связи (постоянная тонкой структуры)
, в то время как безразмерная константа
связи гравитационного взаимодействия
.
Огромная разница между ГВ-излучением и электромагнитным иллюстрируется следующими отличительными чертами ГВ-излучения.
- ЭМ излучение представляет собой колебания ЭМ поля, распространяющиеся
в пространстве-времени со скоростью света. ГВ - это распространяющиеся
со скоростью света колебания физических
параметров, описывающих свойства самого
пространства-времени.
- ЭМ излучение от астрономических источников почти всегда представляет
собой суперпозицию некогерентных волн, излучаемых отдельными электронами,
атомами или молекулами. ГВ от астрофизических источников генерируются
когерентными движениями в пространстве огромного количества массы-энергии -
будь то массивные тела (звезды) или энергия осциллирующей
кривизны пространства-времени (на ранних стадиях
эволюции Вселенной).
- Длина ЭМ волны как правило намного меньше макроскопических размеров
излучающих объектов (звезд, облаков межзвездного газа, аккреционных дисков и
т.д.), так что по ЭМ излучению можно изучать структуру соответствующего
излучающего тела. Длина ГВ сравнима или больше макроскопических размеров
источников. В этом смысле ГВ похожи на звук - изучая их, мы
получаем иинформацию о глобальных свойствах их источников.
- ЭМ волны легко поглощаются, рассеиваются и преломляются веществом
(вся классическая астрофизика). ГВ практически не рассеиваются и
не поглощаются даже огромными массами.
Эти свойства ГВ дают возможность наблюдать с их помощью процессы, которые невозможно изучать с помощью электромагнитного излучения - состояние вещества в условиях сильного гравитационного поля и свойствах самого сильного гравитационного поля, о котором мы имеем пока в основном теоретические представления.
1). Информация, полученная об источнике с помощью гравитационных волн, будет совершенно отличаться от той, какую несут электромагнитные волны. Гравитационные волны дают представление о глобальных движениях масс и энергии в источнике, в то время как свойства электромагнитного излучения отражают термодинамическое состояние излучающих оптически тонких слоев вещества.
2). Большинство (не все) гравитационно-волновые источники, которые можно будет наблюдать современными детекторами, не видны в электромагнитных волнах, и обратно, большинство излучающих свет источников не имеют заметного гравитационного излучения. Типичные источники света - звездные атмосферы, аккреционные диски, межзвездный газ и пыль, а типичные источники ообнаружимых ГВ - коллапсирующие ядра звезд, окруженные непрозрачными оболочками и сливающиеся двойные черные дыры, которрые вообще не излучают электромагнитных волн.
3). ГВ наверняка преподнесут неожиданные сюрпризы. Как показывае история развития науки, всякое новое "окно в природу" оказывает революционное влияние на наше представление о Вселенной. Так было, например, с радиоастрономией, в результате развития которой были открыты квазары, пульсары и космическое реликтовое излучение. Благодаря этим открытиям были получены первые наблюдательные свидетельства существования нейтронных звезд и черных дыр, подтверждена гипотеза "горячей Вселенной".
Таким образом, рождающаяся на наших глазах новая часть
естествознания -- гравитационно-волновая астрономия, составит
одно из приоритетных направлений астрофизики ХХI века.
<< 13. Гравитационные линзы | Оглавление | 14.1 Описание >>
|
Публикации с ключевыми словами:
звезды - Межзвездная среда - Космология - теоретическая астрофизика - астрофизика
Публикации со словами: звезды - Межзвездная среда - Космология - теоретическая астрофизика - астрофизика | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
