Німецькі науковці вперше пояснили причину зіткнення чорних дір

Група фізиків з Німеччини запропонувала найбільш точне на сьогодні рішення рівнянь Ейнштейна для опису зіткнення чорних дір — явища, що породжує гравітаційні хвилі. Ключовою особливістю роботи стало використання шестивимірних геометричних структур, відомих як многовиди Калібі-Яу, які раніше зустрічались переважно в струнковій теорії, але тепер вперше застосовані до реального фізичного процесу.

Розрахунки були здійснені за допомогою теорії збурень — методу, що дозволяє покроково уточнювати наближене рішення. Фізики змогли описати, як змінюється імпульс об'єктів під час взаємодії, під яким кутом вони відхиляються та скільки енергії випромінюється у формі гравітаційних хвиль. Саме у формулі для випроміненої енергії несподівано проявилися згадані функції — періоди Калібі-Яу.

Професор Ян Плефка з Берлінського університету ім. Гумбольдта пояснює, що, на відміну від класичної ньютонівської моделі, двочастинкова задача у загальній теорії відносності не має точного аналітичного рішення. Тому такі високоточні результати — важливий прорив для фундаментальної фізики та практики обробки сигналів з детекторів гравітаційних хвиль (LIGO, Virgo, KAGRA, а в майбутньому — LISA та Einstein Telescope).

Результати роботи не лише покращать точність моделей гравітаційних хвиль, але й відкривають нові горизонти для математичної фізики. Дослідники вважають, що періоди Калібі-Яу згодом з’являться і в інших галузях, зокрема в фізиці прискорювачів. Статтю з повним описом дослідження опубліковано в журналі Nature.