Секрет черных дыр раскрыт: физикам удалось провести точные расчеты их слияния

Фото из открытых источников

В журнале Nature опубликованы итоги исследования, меняющего привычный подход к анализу данных гравитационных обсерваторий. Международной группе учёных впервые удалось рассчитать параметры столкновений чёрных дыр с точностью, что ранее была недостижима теоретических моделях.

Достижение позволит детальнее интерпретировать сигналы будущих детекторов, в частности, космической обсерватории LISA, запуск которой намечается на 2030-е годы. Основой работы стали методы, позаимствованные из физики элементарных частиц. Исследователи решили представить взаимодействие чёрных дыр в виде серии обменов гравитационными импульсами, по аналогии со столкновениями протонов в ускорителях.

Задача потребовала решения миллионов уравнений, но в процессе алгоритмам удалось упростить их до 40 ключевых формул. Даже в таком формате на вычисления потребовалось 300 000 часов на суперкомпьютерах Берлинского института Цузе. На стандартном процессоре работа заняла бы не один десяток лет.

Неожиданно в процессе моделирования возникли сложные геометрические паттерны в уравнениях, напоминающие структуры, что фигурируют в теории струн. Они и помогли точно определить энергию, выделяемую при слиянии чёрных дыр.