Астронет > 14. ГВ астрономия

Астронет: К. А. Постнов/ГАИШ Лекции по Общей Астрофизике для Физиков
http://variable-stars.ru/db/msg/1170612/node68.html

Лекции по Общей Астрофизике для Физиков

<< 13. Гравитационные линзы | Оглавление | 14.1 Описание >>

14. Гравитационно-волновая астрономия

Разделы

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 целом^14.1. 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 >>