30-річну загадку чорних дір вирішено: що виявили фізики

Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише Phys.

Чорні діри являють собою надзвичайно щільні астрофізичні об'єкти, які мають настільки сильну гравітацію, що ніщо, навіть частинки світла, не можуть покинути їхні межі. Незважаючи на те, що чорних дір у Всесвіті дуже багато, астрофізики тільки в останні 10 років почали розуміти їхню поведінку.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Поліпшити розуміння чорних дір вдалося за допомогою детекторів гравітаційних хвиль, які дали змогу виявити пульсації в тканині простору-часу, створювані чорними дірами. Але зрозуміти ці гравітаційні хвилі складно.

Ще 30 років тому астрофізики виявили, що гравітаційні хвилі, які випускають чорні діри, які тоді ще не було виявлено, мають цікаву нерегулярність у тому, який вигляд мають мати ці хвилі.

Так само, як звук, створюваний дзвоном, гравітаційні хвилі, як очікувалося, складаються з комбінації мод або різних звуків, що випускаються різними способами, якими чорна діра створює гравітаційні хвилі.

Астрофізики очікували, що ці моди будуть плавно і передбачувано змінюватися. Але розрахунки показали дисонанс, що спантеличує, коли певна мода поводилася зовсім інакше, ніж інші. На той час учені підозрювали наявність помилки в розрахунках, але навіть із появою досконаліших комп'ютерів результат залишався невирішеною загадкою. Тепер, через 30 років, фізики вирішили цю проблему.

Вчені вивчили поведінку мод, і виявили, що дисонанс не був ізольований від однієї моди, а був результатом взаємодії двох мод одна з одною резонансним чином. Тобто він є наслідком резонансу між парою мод, або різними способами, якими чорна діра може створювати гравітаційні хвилі.

Фізики з'ясували, що такий тип взаємодії між модами не є випадковістю і зустрічається повсюдно.

Цей резонанс між модами в чорних дірах було показано як один із прикладів цілої низки фізичних явищ не тільки в астрофізиці, а й в оптичній фізиці, що розглядають електромагнітні хвилі замість гравітаційних.

Як уже писав Фокус, у фізиків з'явилися нові докази того, що, можливо, ми живемо в симуляції Всесвіту. Фізик Мелвін Вопсон вважає, що гравітацію можна пояснити процесами скорочення інформації всередині змодельованого Всесвіту.

Також Фокус писав про те, що фізики розповіли, що ж насправді відбувається всередині нейтронних зірок, які є найщільнішими об'єктами у Всесвіті.