Гравитационные волны в теории тяготения Эйнштейна - Захаров В.Д.
Скачать (прямая ссылка):
IO-28 г/сле3, т. е. мощность потока IO3 эрг!см2• сек, с периодом T ~ IO6 лет.
Кармели [35] рассчитал интенсивность не исследовавшегося ранее тормозного гравитационного излучения Солнца, порождаемого хаотическими тепловыми (нерелятивистскими) столкновениями атомов. Расчет основан на применении классического метода интегралов Фурье к известному выражению Ландау и Лифшица для интенсивности гравитационного излучения в приближении слабого поля. Кармели получил сенсационный результат, согласно которому мощность тормозного гравитационного излучения Солнца имеет порядок P ~ 6« IO15 эрг!сек, что на четыре порядка превышает мощность гравитационного излучения, обусловленного общим квадрупольным моментом планет солнечной системы. Кармели же нашел спектр частот тормозного гравитационного излучения произвольной системы взаимодействующих частиц.
Кроме тормозного гравитационного излучения, следует указать также на возможность гравитационного излучения Солнца, вызванного ядерными взрывами, а также тепловыми движениями атомов, создающими их относительный квадрупольный момент. Однако очень трудно указать масштабы ядерных взрывов на Солнце (некоторые оценки цх мощности дают Брагинский и Руденко [158])
165 В настоящее время к наиболее сильным источникам космического гравитационного излучения относят пульсары и, в качестве одной из их возможных моделей, нейтронные звезды, пульсирующие с периодом IO-4-Г- IO-3 сек. Если предположить, что энергия пульсаций целиком переходит в энергию гравитационного излучения, то, как уже отмечалось, за один период пульсации нейтронная звезда может излучить энергию порядка IO51 эрг, или около 0,1% массы покоя самой звезды 1J [30]. Этот результат был использован Вебером [31] для оценки порядка величины компонент тензора Римана
возбуждаемых гравитационным излучением пульсаров. Оказалось, что для массы пульсара M = IO33 г нижняя граница величин R0Vo имеет порядок
Rtt > 5.10"42 см'2.
3. Средства лабораторного детектирования гравитационных волн
Для экспериментальной регистрации поля гравитационного излучения был использован квадрупольный гармонический масс-детектор, первый вариант которого сконструировали в 1964 г. в Мерилендском университете Вебер, Зипой и Форвард [212]. Чувствительный элемент прибора представляет собой алюминиевый цилиндр весом 1,5 т, подвешенный в вакуумной цилиндрической камере на металлической нити. В месте касания нити цилиндр обтянут пьезоэлектрической кварцевой оберткой, соединенной с чувствительным вольтметром в системе радиоприемника. После ряда усовершенствований, которые ввел Синений [226], чувствительность масс-детектора позволила измерять относительные смещения торцов цилиндра (например, растяжения и сжатия, вызванные падающим гра-витационным излучением) порядка 10"16 см. Впоследствии
Для других моделей пульсаров мощность излучения может быть значительно меньше. Так, для пульсара NP 0532 в Крабовид-ной туманности в рамках модели вращающейся нейтронной звезды, ось вращения которой наклонна к оси симметрии ее магнитного поля, получена оценка мощности гравитационного излучения порядка 8 103Ч-8. 1033 эрг!сек [225].
106 Брагинский предложил для обнаружения гравитационного излучения вариант эксперимента с использованием двух групп из п одинаковых близко расположенных параллельных цилиндров. Если колебания в этих группах цилиндров возбуждаются синфазно, то мощность гравитационного излучения будет примерно в четыре раза больше, чем от одной группы.
Дальнейшим усовершенствованием установки Вебера стала его система, работающая по принципу совпадения сигналов одинаковой частоты от двух детекторов [227]. Она представляла собой два масс-детектора с временем релаксации 30 сек, настроенных на частоту (о = IO4 рад/сек и расположенных на расстоянии 2 км друг от друга. Этот прибор позволил в течение 1967 г. зафиксировать совпадения (с точностью до At = 0,20 сек) сигналов со средней периодичностью один раз в месяц. По мнению Вебера, крайне маловероятно, что регистрируемые совпадения могли носить чисто случайный характер. Вебер полагает, что обнаруженные им сигналы были вызваны космическим гравитационным излучением. Он показал, что для экспериментального обнаружения гравитационного излучения пульсаров с помощью его установки при времени измерения порядка одного месяца достаточно фиксировать эффективные смещения б — 3-Ю10 см. Таким образом, уровень современной экспериментальной техники может быть достаточен для обнаружения космического гравитационного излучения.
Разнося детекторы на более значительные расстояния, можно увеличить чувствительность установки. Поэтому в дальнейшем Вебер [228] применил шесть детекторов, один из которых был установлен в Аргоннской Национальной лаборатории, а остальные — в лаборатории Мерилендского университета; расстояние между этими лабораториями составляет 1000 км. Детекторы были настроены на предполагаемую частоту гравитационного излучения коллап-сирующих сверхновых нашей Галактики — 1660 гц. Зарегистрированные за несколько месяцев работы этого прибора совпадения сигналов почти исключают возможность их объяснения случайными совпадениями. Вебер интерпретирует эти результаты как свидетельство существования в Галактике мощного гравитационного излучения.
