В КНР предложили использовать Луну в качестве "антенны" для гравитационных волн

Китайские физики обнаружили, что кора Луны способна поглощать и в десятки раз усиливать определенные типы гравитационных волн, порождаемые парами белых карликов и другими компактными объектами в Млечном Пути.

Это позволяет использовать естественный спутник Земли в качестве "антенны" для этих типов колебаний пространства-времени, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

"Гравитационные волны в миллиметровой части спектра содержат в себе уникальные сведения о ранней истории Вселенной и слияниях компактных объектов в пределах Млечного Пути, однако пока у нас нет возможности наблюдать за ними. Мы показали, что в определенных диапазонах длин волн эти космические колебания будут в десятки раз усиливаться корой Луны, что превращает ее в гигантский природный детектор", - пишут исследователи.

Как объясняют авторы этой идеи, доцент Института геологии и геофизики КАН (Пекин) Чжан Цзиньхай и другие ученые, существующие наземные детекторы гравитационных волн, такие как LIGO, ViRGO и KAGRA, способны улавливать только относительно высокочастотные колебания пространства-времени, порождаемые слияниями черных дыр звездной массы, нейтронных звезд и некоторых других компактных объектов.

Многие другие интересные объекты, в том числе пары белых карликов и источники гравитационных волн из ранней Вселенной, вырабатывают колебания пространства-времени с частотой в несколько миллигерц, которые наземные детекторы не способны уловить из-за высокого уровня шумов. Это побуждает ученых разрабатывать планы по запуску орбитальных гравитационных обсерваторий, таких как европейский проект eLISA и его китайский аналог "Тяньцинь", запланированные к запуску во второй половине 2030 годов.

Природный детектор гравитационных волн

Ученые заинтересовались тем, с как подобными гравитационными волнами будет взаимодействовать Луна. Интерес ученых к этому связан с тем, что у Луны нет атмосферы и при этом в ее недрах отсутствует тектоническая активность. Благодаря этому кора спутника Земли в теории должна поглощать данные колебания-пространства времени и усиливать их, что позволит отслеживать их при помощи установленных на поверхности Луны сейсмических датчиков.

Руководствуясь этой идеей, китайские физики создали детальную компьютерную модель недр Луны с учетом особенностей ее топографии и внутреннего устройства и просчитали, как они будут взаимодействовать с гравитационными волнами с частотой от 1 мГц до 1 Гц. Эти расчеты показали, что лунная кора будет существенным усиливать колебания, чья частота не превышает 10 мГц, причем для некоторых диапазонов частот это усиление будет составлять порядка 10 раз.

Как отмечают ученые, наблюдения за подобными гравитационными волнами лучше всего вести на лунных плоскогорьях и других участках с относительно толстой корой, однако при этом на определенных длинах волн данные колебания будут хорошо усиливаться и лунными породами в низменностях. В перспективе, это позволит установить сейсмометры для наблюдений за миллигерцовыми гравитационными волнами в большом числе регионов Луны уже в ближайшие годы, подытожили физики.