Черная дыра настолько плотная, что не выпускает свет. Единственным напрямую наблюдаемым сигналом черных дыр служат гравитационные волны. Но до сих пор ученым не давали покоя странные диссонансы в гравитационном «звоне» черных дыр — пишет « Hi-Tech_Mail.ru ».
Автор Hi-Tech Mail
Ученый из Токийского столичного университета решил давнюю проблему «диссонанса» в гравитационных волнах, испускаемых черной дырой, или, по мнению научных скептиков, максимально приблизился к решению задачи.
С помощью высокоточных вычислений и новой теоретической концепции было обнаружено, что это явление вызвано резонансом между двумя различными «модами», то есть разными способами, которыми черная дыра может «звенеть». Это явление позволяет по-новому представить перспективы спектроскопии черных дыр. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Черные дыры — это космические объекты, настолько плотные, что даже свет не может преодолеть их гравитацию. Только в последнее десятилетие ученые начали понимать, как они ведут себя.
Это стало возможным благодаря развитию астрофизики гравитационных волн, изучение которых началось при участии нескольких научных центров — LIGO (Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, Virgo и KAGRA (Детектор гравитационных волн Камиока). Коллаборация позволила обнаружить возмущения, создаваемые черными дырами в ткани пространства-времени.
Перед физиками-теоретиками сейчас стоит титаническая задача — опираясь на сложные вычислительные модели, понять, как черные дыры испускают гравитационные волны.
Одной из первых попыток был расчет, проведенный еще в 1997 году Хисаси Онодзавой из Токийского технологического института (ныне Токийский научный институт). Ученый обнаружил любопытную аномалию в том, как должны выглядеть эти волны. Подобно звуку, издаваемому любым музыкальным инструментом, например колоколом, гравитационные волны должны состоять из комбинации тонов (модов), частота которых зависит от того, как «вибрирует» черная дыра.
Предполагалось, что эти режимы будут плавно и предсказуемо меняться. Однако расчеты показали непонятный «диссонанс», при котором один из режимов вел себя совершенно иначе, чем остальные. В то время исследователи подозревали ошибку в измерениях или расчетах, но даже с появлением более мощных компьютеров результат оставался неразгаданной тайной.
Теперь, спустя 30 лет, доцент Хаято Мотохаси из Токийского столичного университета, решил эту проблему с помощью точных вычислений и так называемой неэрмитовой физики. Если говорить простыми словами, то неэрмитова (non-Hermitian) физика оперирует как обычными вещественными, так и компле́ксными числами, в то время как традиционная физика работает только с традиционным числами. Комплексными называются числа вида a+bi, где i — так называемая «мнимая единица», предполагающая, что i2 = -1, что невозможно в мире вещественных чисел.
Внимательно изучив поведение тонов гравитационных волн, он обнаружил, что диссонанс возникает не только в одном моде, но и в результате резонансного взаимодействия двух соседних. На самом деле, как выяснилось при изучении множества модов, такое взаимодействие между ними — не редкость, а закономерность, которая проявляется повсеместно. С помощью ряда теоретических анализов было показано, что этот резонанс между модами в черных дырах является одним из примеров целого ряда физических явлений не только в астрофизике, но и в оптике и электродинамике, где изучаются электромагнитные, а не гравитационные волны.
Черные дыры, как и музыканты, периодически фальшивят. Но, как сказал в свое время великий скрипач Давид Ойстрах, так даже человечнее.
Недавно выяснилось, что мозг композитора способен сочинять музыку даже после смерти.
