Астрономи вперше пояснили аномалію чорних дір, яку 30 років вважали неможливою

Фізики нарешті вирішили 30-річну загадку, пов’язану з дивною поведінкою гравітаційних хвиль, які випускають чорні діри. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Letters.

Чорні діри — надщільні астрофізичні об'єкти з такою сильною гравітацією, що навіть світло не може залишити їхні межі. Попри їхню поширеність у Всесвіті, лише в останнє десятиліття завдяки детекторам гравітаційних хвиль вдалося безпосередньо спостерігати наслідки їхньої діяльності. Проте аналіз гравітаційних хвиль виявив певну нерегулярність, яка довго залишалася без пояснення.

Ще 30 років тому теоретичні розрахунки передбачали, що гравітаційні хвилі чорних дір мали б мати плавну та передбачувану структуру, подібно до звуків, що створюються ударами у дзвін. Однак виявлялися дивні «дисонанси», коли одна з мод коливань поводилася непередбачувано. Вважалося, що це результат помилок у розрахунках, але навіть із розвитком комп’ютерних технологій проблема залишалася.

Нові дослідження показали, що причина полягає у резонансній взаємодії між різними модами коливань. Іншими словами, певні способи випромінювання гравітаційних хвиль взаємодіють між собою, створюючи ефект, схожий на резонанс у музиці чи оптичних явищах. Це відкриття підтвердило, що такі резонанси є природною властивістю систем, а не обчислювальною помилкою.

Отримані результати мають значення не лише для астрофізики, а й для інших галузей науки, таких як оптична фізика, і допомагають краще зрозуміти фундаментальні процеси, що відбуваються у крайніх умовах Всесвіту.