30-летняя загадка черных дыр решена: что обнаружили физики

Фото: Live Science

Ученые решили давнюю проблему так называемого диссонанса в гравитационных волнах, которые выпускает черная дыра. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Phys.

Черные дыры представляют собой чрезвычайно плотные астрофизические объекты, обладающие настолько сильной гравитацией, что ничто, даже частицы света, не могут покинуть их пределы. Несмотря на то, что черных дыр во Вселенной очень много, астрофизики только в последние 10 лет начали понимать их поведение.

Улучшить понимание черных дыр удалось с помощью детекторов гравитационных волн, которые позволили обнаружить пульсации в ткани пространства-времени, создаваемые черными дырами. Но понять эти гравитационные волны сложно.

Еще 30 лет назад астрофизики обнаружили, что гравитационные волны, выпускаемые черными дырами, которые тогда еще не были обнаружены, имеют интересную нерегулярность в том, как должны выглядеть эти волны.

Так же, как звук, создаваемый колоколом, гравитационные волны, как ожидалось, состоят из комбинации мод или различных звуков, выпускаемых различными способами, которыми черная дыра создает гравитационные волны.

Астрофизики ожидали, что эти моды будут плавно и предсказуемо изменяться. Но расчеты показали озадачивающий диссонанс, когда определенная мода вела себя совершенно иначе, чем другие. В то время ученые подозревали наличие ошибки в расчетах, но даже с появлением более совершенных компьютеров результат оставался неразрешенной загадкой. Теперь, спустя 30 лет, физики решили эту проблему.

Ученые изучили поведение мод, и обнаружили, что диссонанс не был изолирован от одной моды, а был результатом взаимодействия двух мод друг с другом резонансным образом. То есть он является следствием резонанса между парой мод, или различными способами, которыми черная дыра может создавать гравитационные волны.

Физики выяснили, что такой тип взаимодействия между модами не является случайностью и встречается повсеместно.

Этот резонанс между модами в черных дырах был показан как один из примеров целого ряда физических явлений не только в астрофизике, но и в оптической физике, рассматривающих электромагнитные волны вместо гравитационных.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform