Для нас, жителей Солнечной системы, Солнце - это буквально всё. Всё живое на нашей планете зависит от системообразующего светила.
Удивительно, но при таком огромном влиянии, о самом Солнце нам известно очень немногое. Но теперь Солнце начинает выдавать свои тщательно охраняемые тайны.
А всё благодаря тому, что были получены первые результаты с солнечного зонда НАСА "Паркер". Паркер полетел до Солнца в августе 2018 года, и с тех пор вращается по орбите, приближаясь к нему всё ближе и ближе. В итоге он оказался на расстоянии 24 миллионов километров
от поверхности Солнца. Это более чем в два раза ближе, чем орбита Меркурия.
В декабре 2019 года в журнале "Nature" была опубликована статья, в которой раскрывались первые данные с борта "Паркера". Главной целью исследования Паркера является внешняя атмосфера Солнца под названием "корона". Температура огненной короны Солнца может достигать
миллиона градусов Цельсия. Корона также является источником так называемого "солнечного ветра" - непрерывно летящего прочь от Солнца потока частиц. Увы, о короне нам известно ничтожно мало, потому что с Земли она видна только во время солнечного затмения.
Но Паркеру уже есть, что об этом рассказать! Например, ко времени, когда солнечный ветер достигает Земли, он уже имеет относительно спокойный и устойчивый вид. По замерам Паркера начало солнечного ветра выглядит совсем иначе. Находясь вблизи от Солнца, ветер куда более буйный и турбулентный. Он буквально "заряжается" частицами, исходящими от мощнейшего магнитного поля Солнца, поэтому само вращение светила тащит ветер за собой. Важно отметить, что на каждое действие есть противодействие. Поэтому энергия, которая уходит на то, чтобы "тянуть" солнечный ветер, также постоянно замедляет вращение самого Солнца. Просто вдумайтесь, что какие-то маленькие частицы могут влиять на движение огромного Солнца! Более подробный анализ деталей этого процесса позволит астрономам лучше понять то, как молодые звёзды взаимодействуют с дисками газа и пыли, которые окружают их. Учёные считают, что этот материал имеет непосредственную связь с магнитным полем. Кстати, о самом магнитном поле Паркеру тоже есть что сказать! Оказалось, что магнитное поле Солнца намного более изменчиво, чем считалось учёными раннее.
Пролетая у Солнца, Паркер постоянно измерял почти полные 180 градусов направления магнитного поля. И вместо того, чтобы устремляться прочь от Солнца, как обычно, магнитное поле могло считанные секунды или минуты устремляться практически прямо обратно. С Земли такого явления раньше обнаружить не удавалось, и эта новая информация может дать подсказки о причинах процесса первичного появления солнечного ветра.
Другие наблюдения Паркера являются только лишь намёками на вероятные будущие открытия. Уже давно астрономы предсказывали, что пыль, которая оказывается через чур близко к Солнцу, должна моментально испаряться. Таким образом, учёные считали, что вокруг звезды есть
зона без пыли. Камеры Паркера показали, что чем ближе к Солнцу, тем в космосе меньше пыли. Этот факт можно считать почти что подтверждением предсказания учёных.
Но для полной уверенности, необходимо подобраться к Солнцу ещё ближе. А это как раз в дальнейших планах Паркера.
В ближайшие пять лет, Паркер будет медленно снижать по своей орбите, что в итоге позволит ему оказаться на расстоянии всего лишь 6.5 миллионов километров от Солнца.
Наверняка будут новые интересные открытия.
А сейчас о новом устройстве, не так давно установленном в американской обсерватории LIGO (Лайго). Главная задача LIGO - экспериментальное обнаружение гравитационных волн космического происхождения. Например, от слияний чёрных дыр.
Устройство называется Quantum Vacuum Squeezer, что можно перевести как «Квантово-вакуумный сжиматель»... звучит как нечто из фантастического сериала "Звёздный путь". Но для того, чтобы понять принцип его работы, нам необходимо понять общий принцип работы обсерватории LIGO.
На самом деле LIGO состоит из двух обсерваторий: в Ливингстоне (штат Луизиана) и в Хэнфорде (штат Вашингтон), удалённых друг от друга на расстоянии трёх тысяч километров. Основной элемент каждой обсерватории — Г-образная система, состоящая из двух "плеч". В месте их встречи находятся зеркала. С каждой стороны лазер светит в направлении зеркал. Зеркала отражают лучи обратно, а также на специальный
сенсор. Он разделяет луч на два луча, каждый из которых направляется в соответствующее плечо, многократно отражаясь в конце и начале плеча.
Затем лучи из двух плеч складываются в фотодетекторе, и разность хода между ними вызывает изменение тока в детекторе. Такое несоответствие замеченное в обоих детекторах говорит о потенциальном нахождении гравитационной волны. Для полной уверенности в максимальной чистоте луча лазеров вся система работает в практически полном вакууме.
Но и тут есть свои загвоздки. В мельчайших масштабах действие квантовой механики означает, что частицы вроде фотонов всё время то появляются, то исчезают. Даже в полностью пустом пространстве. Если некоторые из этих фотонов будут выявлены специальными световыми сенсорами, то создадут неопределённость при измерения расстояния. Вкратце, именно так работает LIGO.
Учёные называют этот эффект "квантово-вакуумный шум". Но здесь на помощь приходит Quantum Vacuum Squeezer. У этого шума есть два качества: фаза и амплитуда. Фаза влияет на синхронизацию прибытия фотонов на световой сенсор, в том время как амплитуда описывает само
количество фотонов.
Quantum Vacuum Squeezer - это специальный инструмент изготовленный из кристаллов и зеркал, который способен заменить квантовую
флуктуацию одного вида на другой. В случае с LIGO бОльшую проблему представляет разнообразие в фазе, нежели в амплитуде.
Проще говоря, Сквизер позволяет уменьшить разнообразие в фазе, но при этом позволив ещё большее разнообразие амплитуды. Понимаем, что даже в таком упрощённом виде понять всё это не так то просто.
На подробное объяснение принципов работы такого устройства нужно делать целую серию видеороликов. Но главное, что необходимо понять - это устройство позволяет LIGO более точно улавливать гравитационные волны.
С таким Сквизером, установленным на обоих детекторах, LIGO может обнаруживать гравитационные волны на расстоянии вплоть до 400 миллионов световых лет! На 15 процентов больше, чем раньше. В таких масштабах это очень существенно! До установки Сквизера, обсерватория LIGO могла обнаруживать не более одной гравитационной волны в месяц.
Теперь - не менее одной в неделю! Это действительно очень важно, потому что только LIGO позволяет нам изучать гравитационные события
вроде слияния чёрных дыр.
Вы только представьте как круто, что можно изучать крупнейшие события во вселенной только благодаря тому, что происходит на самых мельчайших масштабах!