Что такое астросейсмология и зачем она нужна

N+1Наука

Звезды волнуются раз. Что такое астросейсмология и зачем она нужна

Что такое астросейсмология и зачем она нужна

Антон Бирюков

Фред Кавли, распорядившись раз в два года награждать премией в миллион долларов успехи в областях астрофизики, нанотехнологий и нейронаук, мотивировал это решение так: одна занимается самым большим, другая самым маленьким, третья — самым сложным. В этом году «самая большая» наука в этом триумвирате представлена хрестоматийными объектами, звездами. Причем самыми обычными. Так астрономы называют звезды, похожие по природе, строению и эволюции на Солнце. О том, что они узнали лауреаты и, что самое важное, как, рассказывает астрофизик Антон Бирюков из ГАИШ МГУ.

Премию по астрофизике получили Конни Артс (Лёвенский католический университет, Бельгия), Йорген Кристенсен-Далсгор (Орхусский университет, Дания) и Роджер Ульрих (Университет Калифорнии в Лос-Анджелесе, США) — за «пионерские работы и исследования в областях гелио- и астросейсмологии». Эти ученые начиная с 70-х годов прошлого века внесли определяющий вклад в тогда еще молодой раздел астрофизики, который по-новому взглянул на звезды, их свойства и внутреннее строение. Хотя лучше даже сказать — услышал.

В 1926 году английский астрофизик Артур Эддингтон публикует ныне классическую монографию о внутреннем строении звезд. Начинается она так: «Похоже, что недра Солнца и других звезд наименее доступны для научного исследования, чем любая другая область вселенной. Наши телескопы могут заглянуть все дальше и дальше в пространство, но как мы можем получить надежное знание о том, что скрыто под толщей вещества? Какой прибор может проникнуть под поверхность звезды и измерить условия в ее недрах?»

Астрофизика — буквально «наука о природе звезд» — не может быть полна без понимания внутреннего устройства этих объектов. И не теоретического, о котором писал Эддингтон, но и его экспериментального подтверждения.

В 2022 году мы все еще далеки от того, чтобы запустить измерительный зонд в недра Солнца. Впрочем, мы не менее далеки и от того, чтобы пробиться в глубокие недра Земли. Однако геофизики уже не первое столетие изучают строение Земли по тому, как внутри нее распространяется волны упругих колебаний. Так возникла наука сейсмология. Астрофизики позаимствовали эту идею у коллег и, начиная и с 60-х годов прошлого века, начали измерять то, как распространяются колебания в недрах звезды. Таким образом родилась сначала гелиосейсмология (изучающая Солнце), а потом и астросейсмология (исследующая и другие звезды).

Так у нас появился инструмент, который был нужен Эддингтону.

Звуки звезд

Если с земной сейсмологией все более-менее знакомы, то как и почему этот метод вообще может работать для звезд? Ведь мы не устанавливаем на поверхности Солнца и других звезд сейсмические датчики!

Это действительно так. Но звук, который пронизывает звезды, в общем можно увидеть при помощи обычных телескопов. А именно, увидеть изменения, которые звуковые волны порождают на «поверхности» звезды.

Вообще, строго говоря, неверно утверждение, что в космосе царит оглушительная тишина. В действительности, конечно, упругие волны бывают в любой материальной среде. В том числе и межзвездной и межпланетной: они, конечно, разрежены, но совсем не пусты. И уж тем более звуковые волны распространяются в недрах весьма плотных звезд. Так, например, средняя плотность Солнца в 1,4 раза больше плотности воды, в которой звук распространяется очень хорошо — дельфины и киты не дадут соврать.

Но откуда он там берется?

Чтобы это понять, давайте представим звезду в виде чайника, который стоит на горячей плите. Плита, в данном случае — это ядро звезды, в котором идут термоядерные реакции и генерируется энергия. Эта энергия передается более высоким слоям звезды, точно так же, как и тепло плиты нагревает дно чайника. В чайник налита вода — холодное и разреженное вещество. Она тоже нагревается и затем вскипает. Кипящий чайник от еще не закипевшего очень просто отличить в том числе и на слух — он порождает низкочастотный шум. С Солнцем происходит примерно то же самое. Его внешние слои, доступные земному наблюдателю, конечно, не совсем кипят, но тоже отдают вовне тепловую энергию. Перенос тепла в них происходит за счет конвекции, вместе со струями поднимающегося вещества. И эта конвекция внешних слоев Солнца тоже порождает звуковые волны.

Бурление воды в чайнике прекрасно слышно благодаря сравнительно высокой плотности воздуха, который хорошо проводит звук. В космосе же среда куда более разрежена, поэтому в буквальном смысле услышать Солнце нельзя, не говоря уже о других звездах. Но всмотревшись в его поверхность, мы можем этот звук увидеть.

Рассмотреть гул Солнца

Исследования в области астросейсмологии начались с гелиосейсмологии, то есть с изучения ближайшей к нам звезды. В начале 60-х годов прошлого века группа астрофизиков из Калифорнийского технологического института под началом Роберта Лейтона разглядела на Солнце конвекцию внешних слоев. Они увидели, как пузыри плазмы диаметром около 10 тысяч километров поднимаются и опускаются на его поверхности со скоростью около 500 метров в секунду и периодом в 296 секунд. Это были уже ставшие знаменитыми пятиминутные колебания Солнца. Как раз они порождают волны, которые распространяются внутрь Солнца. И, что важно, распространяются не прямолинейно, а так же, как сейсмические волны в толще Земли — преломляясь, поворачивая и выходя на поверхность уже в другой точке. Это так называемы p-волны или волны давления (pressure waves). Они — звучат.

Сейсмические волны внутри Земли. Эпицентр – источник волн, как правило землетрясение, произошедшее неглубоко под поверхностью. Далее акустические волны — продольные (волны давления, p-волны) и поперечные (сейсмические, s-волны) — распространяются через недры Земли по криволинейным траекториям. Скорость распространение сейсмических волн зависит от свойств недр Земли на пути распространения. Поэтому, восстановив этот путь по задержке в приходе волны в разные точки на поверхности Земли, можно получить информацию о структуре планеты. British Geological Survey / UK Research and Innovation

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Насилие. Микросоциологическая теория» «Насилие. Микросоциологическая теория»

Как перестрелки вытеснили честные поединки

N+1
Модифицировать риск — благородное дело Модифицировать риск — благородное дело

Нездоровый образ жизни — основная причина большого количества заболеваний

Наука
Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний

Ученые сообщили об успехе испытаний ремибрутиниба при хронической крапивнице

N+1
«Здесь птицы не поют»: в России нашли способ озеленить «мертвую» землю рядом с заводами «Здесь птицы не поют»: в России нашли способ озеленить «мертвую» землю рядом с заводами

Промышленные отходы помогут восстановить землю рядом с заводами

Вокруг света
«Это ведь не считается!»: 3 неочевидных признака эмоциональной неверности, которые опасно игнорировать «Это ведь не считается!»: 3 неочевидных признака эмоциональной неверности, которые опасно игнорировать

Как понять, что вы вот-вот измените, пусть и не в стандартном понимании?

Psychologies
Татьяна Затравина Татьяна Затравина

Бизнесвумен Татьяна Затравина создала полноценного конкурента зарубежному люксу

Собака.ru
Счастливые молодожены: опубликованы первые свадебные фото Бритни Спирс и Сэма Асгари Счастливые молодожены: опубликованы первые свадебные фото Бритни Спирс и Сэма Асгари

Сэм Асгари и Бритни Спирс стали мужем и женой

VOICE
Изжога, диабет и еще 4 проблемы со здоровьем, превращающие пиво в яд Изжога, диабет и еще 4 проблемы со здоровьем, превращающие пиво в яд

6 проблем со здоровьем, при которых стоит отказаться от пива

Psychologies
Втулки стабилизатора: для чего нужны, когда и как менять Втулки стабилизатора: для чего нужны, когда и как менять

Что укажет на износ втулок стабилизатора, легко ли их поменять своими силами?

РБК
Три в одном: Как выбраться из любовного треугольника (и надо ли) Три в одном: Как выбраться из любовного треугольника (и надо ли)

О причинах возникновения любовного треугольника и о том, как его разорвать

Лиза
Как вернуться из отпуска на работу и не сойти с ума сразу же: 6 главных правил Как вернуться из отпуска на работу и не сойти с ума сразу же: 6 главных правил

Как сохранить заряд прочности, накопленный за время отпуска?

VOICE
Морщины: почему появляются и как правильно с ними бороться Морщины: почему появляются и как правильно с ними бороться

Скорость старения кожи зависит не только от наследственности

РБК
Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены

Какие электромобили можно купить по цене новой Lada Vesta

РБК
Зеленые модники. 7 стильных растений для дома Зеленые модники. 7 стильных растений для дома

Какие растения сейчас на пике популярности?

Лиза
Как побороть сильную тягу к сладкому? Как побороть сильную тягу к сладкому?

Мы знаем, как вреден сахар, но справиться с собой не получается

Psychologies
Новые модные породы собак, которые скоро появятся на улицах всех городов Новые модные породы собак, которые скоро появятся на улицах всех городов

За последние годы появилось множество интересных друзей человека

Maxim
Бари Алибасов: «Моя жизнь — сплошная провокация» Бари Алибасов: «Моя жизнь — сплошная провокация»

Выступая перед публикой, я играю роль, а с моей сутью знакомы лишь близкие люди

Караван историй
Как изменить голос в Дискорде: 4 бесплатные и простые программы на любой вкус Как изменить голос в Дискорде: 4 бесплатные и простые программы на любой вкус

4 бесплатные программы, которые помогут изменить голос в Discord

CHIP
«Ноев ковчег» для семян: как устроено «хранилище Судного дня» «Ноев ковчег» для семян: как устроено «хранилище Судного дня»

Стратегический запас семян на черный день — идея не новая

Вокруг света
Эпоха Girlboss: как ярлык «успешного успеха» мешает женщинам вести бизнес Эпоха Girlboss: как ярлык «успешного успеха» мешает женщинам вести бизнес

Почему основательницы компаний стараются уйти от гендерно-окрашенного нарратива

Forbes
Сооснователи Swiss Smile — о «спа для зубов» и ортодонтии под санкциями Сооснователи Swiss Smile — о «спа для зубов» и ортодонтии под санкциями

Юлия Фишкина и Станислав Вафин — о стандартах стоматологии премиум-класса

РБК
Агросектору поручено расти Агросектору поручено расти

Урожай в этом году может обеспечить позитивную динамику в сельском хозяйстве

Агроинвестор
Да здравствует абсурд: 10 запоминающихся заявлений на суде Джонни Деппа и Эмбер Херд Да здравствует абсурд: 10 запоминающихся заявлений на суде Джонни Деппа и Эмбер Херд

Шестилетняя схватка Джонни Деппа и Эмбер Херд завершилась

Правила жизни
В магическом трехслойном графене нашли два режима сверхпроводимости В магическом трехслойном графене нашли два режима сверхпроводимости

Физики исследовали сверхпроводимость в трехслойном графене

N+1
Что стало с корейским певцом PSY, который заработал сумасшедшие деньги на одной песне, а потом исчез неизвестно куда Что стало с корейским певцом PSY, который заработал сумасшедшие деньги на одной песне, а потом исчез неизвестно куда

Почему PSY исчез с горизонта так же внезапно, как появился

VOICE
5 животных, которых человечество истребило 5 животных, которых человечество истребило

Животные, которых Земля лишилась из-за непомерного человеческого аппетита

ТехИнсайдер
Трюковые самокаты: как выбрать подходящую модель Трюковые самокаты: как выбрать подходящую модель

Трюковой самокат — это особый вид, сделанный специально для выполнения трюков

ТехИнсайдер
Один выпал с 9 этажа и прожил 25 лет, а другой протянул почти полвека: 10 котов-долгожителей Один выпал с 9 этажа и прожил 25 лет, а другой протянул почти полвека: 10 котов-долгожителей

Давайте вместе позавидуем котам долгожителям и возьмем с них пример

ТехИнсайдер
Кровно заработанное Кровно заработанное

Учимся рассчитывать свою будущую пенсию

Лиза
«Она является формой сопротивления катастрофам»: что происходит с модой в кризисах «Она является формой сопротивления катастрофам»: что происходит с модой в кризисах

Чем мода отвечает на тренды и как помогает сопротивляться катастрофам?

Forbes
Открыть в приложении