Гравитационные волны представляют собой очень слабые колебания пространства, возникающие при движении и столкновении массивных космических объектов. Современные обсерватории способны регистрировать слияния черных дыр и нейтронных звезд, однако диапазон частот примерно от 0,01 до 1 Гц пока остается почти недоступным для наблюдений. Китайские ученые предложили использовать для поиска таких сигналов естественные колебания Луны.

Когда гравитационная волна проходит через небесное тело, она незначительно растягивает и сжимает его, создавая сейсмические колебания. Луна может работать как гигантский резонансный детектор, похожий по принципу действия на ранние установки типа антенны Вебера. Размещенные на поверхности Луны сейсмометры, теоретически, будут способны зарегистрировать возникающую вибрацию.

Ранее такие расчеты выполнялись для упрощенной модели Луны – гладкой сферы с одинаковым строением во всех направлениях. В действительности же поверхность естественного спутника Земли покрыта кратерами и горами, а толщина коры заметно меняется от района к району. Ученые из Китайской академии наук и Пекинского университета решили проверить, как эта неоднородность влияет на отклик спутника на гравитационные волны.

Ученые построили высокодетализированную компьютерную модель, учитывающую реальный рельеф Луны и известные различия в толщине ее коры. Затем они рассчитали колебания спутника под воздействием волн с частотой до 0,2 Гц. Результаты дополнительно проверили с помощью независимого полуаналитического метода.

Расчеты показали, что районы с более толстой корой реагируют на гравитационные волны сильнее, чем предсказывали прежние модели. В некоторых областях общий отклик может возрастать примерно на 10%. Вблизи резонансной частоты около 0,1 Гц отдельные сигналы могут возрастать на порядок, что существенно повышает шансы на их обнаружение специализированными приборами.

Вероятной причиной этого эффекта исследователи считают взаимодействие различных типов колебаний внутри неоднородной лунной коры. Таким образом, неровности и сложное внутреннее строение Луны не только создают помехи для расчетов, но в определенных местах могут сделать спутник более чувствительным к слабым возмущениям пространства.

Эта работа будет иметь практическое значение при выборе площадок для перспективных лунных сейсмометров. В рамках миссии «Чанъэ-7» планируется установить один широкополосный прибор в районе южного полюса. Его чувствительности будет недостаточно для непосредственного обнаружения гравитационных волн, но собранные данные позволят впервые за почти полвека измерить реальный уровень сейсмического шума на Луне и уточнить модель ее внутреннего строения.

В дальнейшем эти сведения могут быть использованы при создании специализированной лунной обсерватории. Детекторы, установленные в районах с особо толстой корой, теоретически, смогут исследовать частотный диапазон, который пока недоступен наземным установкам.

• < Назад
• Вперёд >