Гравитационно-волновая астрономия стала огромным прорывом в нашем понимании черных дыр: теперь ученые фиксируют не только электромагнитный спектр света, но и рябь пространства‑времени, создаваемую слияниями черных дыр звездной массы.
Проблема в том, что даже крупные слияния, высвобождающие гравитационную энергию в несколько солнечных масс, создают лишь слабые гравитационные волны, уровень которых близок к уровню шума современных детекторов. Чтобы выделить сигнал, ученые применяют математические модели слияния черных дыр для идентификации событий — примерно как мы узнаем голос друга в шумной комнате. Но если слишком полагаться на модель, можно увидеть лишь то, что вы ожидаете увидеть, поэтому в новом исследовании предложили использовать байесовскую статистику для проверки данных.
При слиянии черные дыры сначала сближаются по спирали и создают отчетливый гравитационный «щебет», который сравнительно легко поймать. После слияния новая черная дыра проходит этап затухания: ее горизонт событий колеблется, как мыльный пузырь перед успокоением, — и порождает более слабые волны. Именно этот этап стал фокусом работы: его волны содержат ценные сведения о черных дырах и общей теории относительности.
Ученые смоделировали слияния и изучили статистику затухающих колебаний — это помогло выявить тонкие обертоны, похожие на музыкальные гармоники (но с поправкой на нелинейные эффекты теории относительности). Применив метод к реальным данным, они точнее определили массы и вращение исходных черных дыр. В будущем, с улучшением детекторов, такой анализ позволит замечать более далекие и мелкие слияния, а также глубже проверять положения общей теории относительности.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что экзопланеты оказались под угрозой из-за сверхмассивных черных дыр.
