Сергей Язев - Лекции о Солнце

Таким образом, благодаря гелиосейсмологии был уточнен химический состав Солнца. В поверхностных слоях (в конвективной зоне) доля водорода – примерно 73,2 %, доля гелия – 24,8 %, а доля других элементов – 2 %. Этот состав остается таким же во всей конвективной зоне (здесь вещество активно перемешивается во всей толще). По мере погружения в лучистую зону доля водорода постепенно падает, доля гелия растет. В самом центре Солнца доля водорода падает до 35,5 %! Впрочем, надо заметить, что надежность метода уменьшается по мере приближения к центру светила.

Помимо выяснения многих параметров внутреннего строения Солнца, гелиосейсмология оказалась очень важным критерием для оценки правильности теорий Солнца. Не секрет, что проблема солнечных нейтрино в свое время вызвала к жизни массу альтернативных гипотез о природе светила. Гелиосейсмология, проникая в глубины нашей звезды, сразу отсекла целый ряд идей, которые оказались несовместимыми с полученными данными.

Большой вклад в развитие исследований в области гелиосейсмологии и в привлечение всеобщего внимания к этому методу внесли ученые Крымской астрофизической обсерватории под руководством выдающегося советского гелиофизика, академика Андрея Борисовича Северного (1913–1987).

В 1976 году сотрудники обсерватории, а затем и их коллеги из Бирмингемского университета в Англии опубликовали результаты сенсационных наблюдений обнаруженных глобальных пульсаций Солнца с периодом 160,1 минуты и амплитудой 20 километров. Амплитуда изменений скорости смещения поверхности составила всего около 0,5 м/с. В 1977 году те же колебания зафиксировали в Стэнфордском университете (США). В 1980 году открытие было независимо подтверждено франко-американской экспедицией, проводившей наблюдения в Антарктиде. На протяжении ряда лет колебания непрерывно регистрировались и в Крыму, и в Стэнфорде. Удивительным явлением была поразительная стабильность колебаний: их измеряли несколько лет подряд, были периоды, когда колебания не удавалось обнаружить, потом они возникали снова. Но фаза колебаний сохранялась с высокой точностью, как будто таинственный сверхстабильный генератор раскачивал все Солнце.

Попытка объяснить феномен этих колебаний столкнулась с рядом трудностей. С точки зрения теории, такой период вообще не должен существовать! Исходя из размеров и стандартной модели строения Солнца, чисто радиальные колебания всего светила должны были иметь период не больше 56 минут. Если колебания не радиальны (а наблюдения говорили, что они-таки практически радиальны!), можно было предположить, что они, например, носят квадрупольный характер (то есть сжатие и вытягивание происходит поочередно в двух взаимно перпендикулярных направлениях). Но оценки показали, что для всех физически приемлемых моделей внутреннего строения Солнца период не должен превышать 131 минуты. Кроме того, по всем расчетам, помимо 160-минутного периода должны были наблюдаться целый ряд значимых кратных периодов, но их обнаружить не удалось! Долгопериодные колебания за счет приливных воздействий со стороны, например, других звезд, проходивших вблизи Солнца в прошлом, должны были сравнительно быстро (за миллион лет) затухнуть. Утверждать, что 160 минут – это период стремительного вращения ядра Солнца, было сложно. Слишком велико различие между периодом в 160 минут (2 часа 40 минут) и почти месяцем (период вращения поверхностных слоев Солнца).

Крымские исследователи утверждают, что период 160,01 минуты на Солнце стабильно наблюдался до 1982 года, после чего этот период исчез, уступив место пульсациям с чуть меньшим периодом – 159,97 минуты.

В общем, 160-минутные пульсации Солнца стали серьезной проблемой для гелиофизиков.

Дальнейшие исследования проблемы привели к еще более странным и сенсационным результатам. В 1990-е годы крымский астрофизик В. А. Котов и его московский коллега В. М. Лютый объявили, что подобные колебания яркости удалось обнаружить у множества других космических объектов, помимо Солнца, включая тысячи тесных систем из двойных звезд и даже ядра активных галактик. Был сделан далеко идущий вывод, что 160-минутный период характерен для самых различных объектов во Вселенной, и значит, он отражает какие-то глубинные и фундаментальные свойства самой Вселенной!

Самое непонятное заключалось в следующем. Исследованные галактики находятся на огромных расстояниях от нас. Как известно, наша Вселенная расширяется, и чем дальше какая-либо галактика от нас находится, тем быстрее она от нас удаляется. За счет эффекта Доплера наблюдаемый период колебаний в таких удаленных объектах должен был изменяться в зависимости от расстояния, но этого почему-то не происходит! Крымские астрофизики считают, что причина заключается в неких фундаментальных свойствах Вселенной, к которым мы только сейчас начинаем приближаться на своем пути познания мира.