Чорні діри після зіткнення не просто зливаються в один об’єкт і завмирають. Нова чорна діра ще деякий час буквально «дзвенить» випускаючи гравітаційні хвилі. І в цьому короткому сигналі фізики можуть знайти сліди того, чого ми поки не бачимо.
Команда з Університету Нагої в Японії дослідила так званий ringdown — затухаючий сигнал, який виникає після злиття двох чорних дір. Він нагадує звук дзвона після удару, тільки замість звукових хвиль простором проходять гравітаційні.
Чорна діра може мати «волосся»У найпростішій версії теорії відносності сигнал чорної діри визначається переважно двома параметрами — її масою та швидкістю обертання.
Але фізики давно припускають, що навколо чорної діри може ховатися додаткова матерія або проявлятися відхилення від передбачень Ейнштейна. Для цього навіть існує образна назва — «волосся» чорної діри Якщо воно справді існує, чорна діра повинна «дзвеніти» трохи інакше.
Секрет може бути у двох параметрахДослідники з’ясували, що прихована матерія може по-різному змінювати частоту гравітаційних хвиль і швидкість, з якою вони затухають.
Саме ця невідповідність може стати своєрідним маркером нової фізики. Причому для чорних дір, що обертаються, картина ще складніша: сигнал залежить від того, рухаються хвилі разом з обертанням чорної діри чи у протилежному напрямку.
Вчені пов’язали ці зміни з поведінкою світла поблизу чорної діри. Орбіти світла в її надзвичайно сильному гравітаційному полі математично пов’язані з характеристиками ringdown. Це дозволило змоделювати, як різні варіанти «волосся» можуть змінювати сигнал.
Поки що це лише карта пошукуНайважливіше — дослідники не виявили приховану матерію біля конкретної чорної діри Йдеться про теоретичні розрахунки, які показують, які саме відхилення варто шукати в реальних гравітаційних хвилях.
Якщо майбутні спостереження знайдуть такий характерний «збій» у дзвоні чорної діри, це може стати новим способом перевірити загальну теорію відносності там, де гравітація досягає екстремальної сили.
І тоді короткий відгомін космічного зіткнення може розповісти фізикам набагато більше, ніж просто про масу та обертання чорної діри — можливо, навіть про фізику, якої ми ще не знаємо Дослідження опубліковане в журналі Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
