Физики расшифровали особое звучание черных дыр после слияния

Фото из открытых источников

Гравитационные волны, что рождаются при слиянии двух черных дыр, это не только простые колебания. Таков вывод нового исследования, подтвердившего предсказанное Эйнштейном существование специфического «звона» при подобных явлениях.

Авторам исследования, обнародованного в журнале Physical Review Letters, удалось обнаружить, что объекты, рожденные при слиянии черных дыр, испускают и основные — квазинормальные — гравитационные волны, и вторичные, которые формируются в ходе их нелинейного взаимодействия.

Благодаря нелинейности Общей теории относительности, эти волны способны взаимодействовать друг с другом, рождая сложные вторичные сигналы — «звон», предсказанный ОТО. Измерить и описать его смогла международная исследовательская группа под руководством специалистов из канадского Гуэлфского университета. Это получилось после систематизации всех возможных взаимодействий между колебаниями, генерируемыми при слиянии черных дыр.

С помощью двух методов численного моделирования физикам удалось определить, как квазинормальные моды вступают в реакции между собой, формируя новые типы сигналов. Также был обнаружен нетипичный эффект симметрии — один из четырех возможных каналов взаимодействия. Последний, как показало исследование, исчезает независимо от вращения или массы черной дыры.

Далее нелинейные взаимодействия колебаний рождают вторичные (квадратичные) гравитационные волны. Понимание этого факта помогает устранить былые противоречия между теорией и данными численного моделирования, когда ряд амплитуд сигналов, предсказанных ОТО, не совпадал с численными моделями.

Пока современные детекторы гравитационных волн не в состоянии улавливать «звон» черных дыр, но ученые считают, решить задачу смогут будущие обсерватории, такие как Cosmic Explorer (наземная) и LISA (космическая). Ученые надеются, что поможет понять язык гравитации и разрешить ряд других противоречий ОТО и новой физики.