Внутренние гравитационные волны рассказали о скорости вращения ядра Солнца

Международная группа астрофизиков впервые достоверно зарегистрировала низкочастотные внутренние гидродинамические гравитационные волны, распространяющиеся внутри Солнца, которые искали более 40 лет. Это позволило определить скорость вращения ядра, которая оказалась в 4 раза больше скорости вращения внешних слоев светила. Научная статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе на сайте Европейского Космического Агенства.

Изучением распространения сейсмических волн внутри Солнца занимается наука гелиосейсмология, которая позволяет узнать больше о внутреннем строении звезды. Можно выделить два основных типа волн — высокочастотные акустические (р-моды), возникающие из-за колебаний давления внутри Солнца и способные проходить сквозь все его слои, и низкочастотные внутренние гравитационные волны, представляющие колебания, возникающие из-за всплывания более легких и погружения более тяжелых элементов газа и распространяющиеся в глубоких внутренних слоях (g-моды), и поверхностно-гравитационные волны, распространяющиеся вдоль поверхностных слоев звезды (аналог волн Стокса на Земле), называемые f-модами. В отличие от Земли, где сейсмические колебания возникают из-за различных единичных событий в конкретный момент времени, на Солнце колебания возникают постоянно из-за конвективных процессов внутри него. 

Изучение g-волн важно для правильного построения моделей, описывающих ядро звезды и его окружение, но, в отличие от других типов волн, g-волны долгое время были неуловимы, так как не доходят до поверхностных слоев Солнца. Однако ученым удалось зарегистрировать «отпечатки» g-волн на р-волнах представляющие собой коллективные частотные модуляции. Если проанализировать время, за которое р-волны распространяются вглубь Солнца и возвращаются обратно, то можно заметить небольшие изменения, вызванные влиянием g-волн. В ходе работы исследователи использовали данные, полученным инструментом GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies), установленном на зонде SOHO, накопленные за 16,5 лет наблюдений, что позволило выявить g-волны с периодами колебаний от 0,4 до 2 дней. Расчеты, проведенные на основе полученных данных, дают значение периода вращения ядра Солнца равным одной неделе. Это почти в четыре раза быстрее скорости вращения внешних и промежуточных слоев звезды, периоды которых колеблются от 25 дней на экваторе до 35 дней в полярных областях Солнца, что является весьма необычным результатом и не вписывается в существующие модели.

Ученые отмечают, что несмотря на радость от однозначного успеха при детектировании внутренних гравитационных волн Солнца, вопросов стало больше, чем ответов. Теперь исследователи хотят выяснить, могут ли периоды g-волн говорить о химическом составе ядра, какое влияние они могут оказывать на термоядерные процессы в ядре и какую роль играют в эволюции звезды.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы уличили Солнце в похищении карликовой планеты у другой звезды и «заставили» его сделать «бочку», а также о том, как наше светило опоздало на «бум» рождения звезд и чуть не развязало военный конфликт.

Александр Войтюк