Исследование впервые представляет детализированные симуляции гравитационных «хвостов» после столкновений черных дыр, подтверждая основные принципы горизонта наблюдательной астрофизики и устойчивость общей теории относительности Эйнштейна.
Международная группа физиков впервые детально смоделировала так называемые поздние гравитационные «хвосты», возникающие после слияния двух черных дыр. Этот феномен до недавнего времени оставался лишь теоретическим предположением и не имел адекватной, полночисленной модели в рамках общей теории относительности.
Когда две черные (не испускающие света из-за своей сильной гравитации) сущности сталкиваются, они тем не менее оставляют следы в космосе — излучают мощные гравитационные волны. Это создает «гудок» в структуре пространства-времени, который уже несколько раз фиксировался детекторами LIGO и LISA. После первичных колебаний остается слабый, но продолжительный «хвост», аналог оптического (рентгеновского, радиоволнового) послесвечения — тонкое дрожание пространства, содержащее информацию не только о самом событии, но и о структуре окружающего пространства.
Ранее такие «хвосты» можно было наблюдать только в упрощенных моделях. Новое исследование стало первым, в котором они были получены в полном численном расчете общей теории относительности — с учетом всех нелинейностей и реальных эффектов столкновения.
Значение открытия
«Хвосты» возникают не во время первичного «звонка», создаваемого гравитационными волнами, а в процессе, когда пространство-время «успокаивается» после интенсивного возбуждения столкновения. Ученые описывают «хвосты» как низкочастотное, непрерывное «гудение», остающееся после первых сильных колебаний.
Значимость этих явлений заключается в том, что «хвосты» зависят не только от характеристик самих черных дыр, но и от общей структуры пространства-времени, через которую проходят волны. Исследование подобных сигналов может предоставить ученым дополнительные данные о геометрии Вселенной и проверить общую теорию относительности Эйнштейна в экстремальных условиях, возникающих при столкновении черных дыр.
Для того чтобы «услышать» такую слабую компоненту, исследователи специально смоделировали ситуации, когда черные дыры сталкиваются практически лоб в лоб — такие события редки в природе, но наилучшим образом демонстрируют хвостовой эффект в симуляциях.
Теперь у нас есть инструменты, чтобы более точно настроить симуляции и понять, как ведут себя «хвосты» в более реалистичных сценариях столкновений.
Фото: hi-tech.mail.ru