Ученые предложили искать «волосы» черных дыр по гравитационным волнам
Физики из Университета Нагои предложили новый способ проверить, есть ли у черных дыр дополнительные структуры. В общей теории относительности простейшая черная дыра описывается только массой и вращением, но рядом с ней может находиться вещество, а в сильном гравитационном поле могут проявляться эффекты, которых эта модель не описывает — физики называют такие отклонения «волосами». Их следы можно искать в гравитационных волнах, которые возникают после слияния черных дыр.
После слияния двух черных дыр новая черная дыра некоторое время приходит в равновесие. Пространство-время вокруг нее продолжает колебаться и испускает затухающие гравитационные волны — этот финальный этап сигнала называют «рингдаун» (ringdown). По частоте этих волн и скорости их затухания можно судить о свойствах черной дыры.
Если рядом есть дополнительное вещество или пространство-время устроено немного иначе, чем предсказывает общая теория относительности, частота волн и скорость их затухания изменятся. По этим изменениям физики и предлагают искать «волосы» черной дыры.
Ариадна Уксе Паломино Йлья и ее коллеги рассчитали, как вещество рядом с черной дырой должно менять сигнал «рингдауна». Они рассмотрели несколько теоретических моделей и проследили, что происходит с двумя его основными характеристиками — частотой волн и скоростью их затухания.
Оказалось, что вещество влияет на них по-разному. Насколько именно изменятся частота и затухание, зависит от количества вещества и того, как распределено давление вокруг черной дыры. Поэтому по форме «рингдауна» можно попытаться не только заметить «волосы», но и понять, какими свойствами они обладают.
У вращающейся черной дыры сигнал зависит еще и от направления движения волн. Если они идут вокруг нее в ту же сторону, в которую вращается сама черная дыра, вещество рядом влияет на них одним образом, а если в противоположную — другим. Это дает физикам еще один признак, по которому можно искать «волосы».
Теперь авторы предлагают сравнивать реальные сигналы «рингдауна» с расчетами для обычной черной дыры. Если частота волн и скорость их затухания изменятся именно так, как предсказывают модели с дополнительным веществом, это может указывать на «волосы».
Ранее данные землетрясений за 34 года выявили шесть гигантских аномалий глубоко в недрах Земли.
Иллюстрация Ariadna Uxue Palomino Ylla, Nagoya University
Самое популярное
