Ученые решили давнюю загадку черных дыр: открытие может привести к новой физике, что известно

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Space.

Черная дыра: что это

Черными дырами называют сферические объекты разного размера, которые обладают огромной массой и сильнейшей гравитацией. Черные дыры не выпускают свет, а потому их можно обнаружить лишь с помощью света, который выделяет окружающая их материя, которая со временем падает внутрь черной дыры. Все, что пересекает невидимую границу, известную, как горизонт событий, никогда не выходит обратно из черной дыры, даже свет.

Черные дыры возникают в результате коллапса звезд, которые намного больше Солнца и умерли в результате взрыва сверхновой. Так появляются черные дыры звездной массы. Но масса черных дыр может быть в сотни, тысячи, миллионы и даже миллиарды раз больше, чему Солнца. Самые большие черные дыры называются сверхмассивными и находятся они в центрах крупных галактик. Одна из главных теорий их происхождения гласит, что они появились в результате слияния черных дыр меньшего размера.

Долгое время самой большой черной дырой считалась TON 618, масса которой в 66 млрд раз больше, чему Солнца. Эта черная дыра находится на расстоянии более 10 млрд световых лет от нас.

Но в прошлом году была обнаружена черная дыра Феникс A*, которая находится на расстоянии 8,5 млрд световых лет от нас. Ее масса в 100 млрд раз больше, чему Солнца.

Гравитационные волны черных дыр

Черные дыры могут сталкиваться и объединяться в более крупные объекты. Когда это происходит, что выделяются гравитационные волны, то есть своеобразные пульсации в ткани пространства-времени. Считается, что многие очень массивные объекты при столкновении выделяют гравитационные волны.

Астрономы полагаются на теоретические модели для расшифровки слабых сигналов гравитационных волн, возникших как в последние моменты, предшествующие слиянию черных дыр, так и после него.

Теоретически, когда образуется новая огромная черная дыра, она становится стабильной и начинает вращаться, то должен возникать характерный узор гравитационных волн. Его называют квазинормальные моды (КНМ). Они формируются свойствами черной дыры, такими как ее масса и вращение.

Давняя загадка черных дыр

Считалось, что эти моды гравитационных волн будут иметь предсказуемый узор, при этом каждая мода постепенно затухает со временем. Но в 1997 году физики-теоретики обнаружили загадочное исключение: одна конкретная мода оказалась не синхронной. Это несоответствие нельзя было объяснить существующими моделями черных дыр.

Эта аномалия повысила вероятность того, что КНМ не развиваются независимо друг от друга, а вместо этого взаимодействуют сложными способами. Это значит, что внутренняя структура черных дыр и гравитационные волны, которые они выпускают, могут быть намного сложнее, чем считалось ранее.

Разгадка секрета черных дыр

Теперь же авторы нового исследования решили загадку черных дыр. Анализируя поведение нескольких КНМ ученые обнаружили, что изначальный диссонанс гравитационных волн черных дыр был не космическим сбоем, а результатом взаимодействия двух мод друг с другом. Этот вид взаимодействия регулярно происходит во многих модах, что предполагает, что это может быть фундаментальной особенностью физики черных дыр.

Поскольку сигналы гравитационных волн формируются геометрией пространства-времени черной дыры, анализ взаимодействий между модами может привести к более точному определению природы самих черных дыр, считают физики.

Например, отклонения в частотах гравитационных волн могут указывать на асимметрию в форме черной дыры. Эти отклонения, которые, как считают ученые, со временем исчезают, оставляют временный отпечаток на квантовых новых частицах, и помочь обнаружить признаки новой физики.

Как уже писал Фокус, Луна постоянно создает свои маленькие копии, и они вращаются вокруг Земли. Хотя у Земли есть только один естественный спутник, то есть Луна, вокруг нашей планеты время от времени начинают вращаться и небольшие временные спутники. Ученые считают, что их создала Луна и объясняют, как это могло произойти.