Граница черной дыры представляет собой уникальную границу, за которой возвращение невозможно: все, что пересекает эту область, исчезает из поля зрения наблюдателя. Несмотря на это, исследователи разработали методы получения данных о черных дырах через анализ их окружения – с помощью релятивистских струй, рентгеновского излучения аккреционных дисков и даже «образов» массивных черных дыр, зафиксированных Телескопом горизонта событий. Однако эти наблюдения позволяют исследовать лишь пространство вокруг границы, а не саму ее природу.

Переломный момент наступил с началом работы гравитационно-волновых обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA. Слияние двух черных дыр порождает гравитационные волны – рябь в пространстве-времени, возникающую при движении или столкновении массивных тел и распространяющуюся со скоростью света. После объединения от новообразованной чёрной дыры некоторое время исходит своего рода «резонанс».

Эти колебания получили название квазинормальных мод. Они дают возможность вычислять массу и угловую скорость вращения объекта. Тем не менее, предыдущие работы указывали на то, что эти сигналы в большей степени отражают характеристики пространства вокруг черной дыры, а не самой границы.

В настоящее время внимание ученых обращено на другой аспект сигнала, который недавно был предсказан теоретическими разработками. Этот элемент представляет собой «прямую волну» – специфическое излучение, возникающее в момент перехода от вращения двух черных дыр вокруг друг друга к образованию единой системы. Свойства данной волны, согласно расчетам специалистов, должны напрямую коррелировать с характеристиками горизонта событий.

В результате изучения события GW250114 исследователи обнаружили проявления этого сигнала. Установлено, что колебания волны происходят на частоте, приблизительно равной удвоенной скорости вращения границы черной дыры. Это обусловлено тем фактом, что вращающаяся черная дыра оказывает влияние на структуру пространства-времени, вызывая его завихрение.

К тому же, интенсивность сигнала снижалась со скоростью, определяемой гравитационным воздействием на поверхности черной дыры. Фактически, специалисты одновременно определили два ключевых параметра этого объекта — скорость его вращения и величину притяжения в окрестностях горизонта событий.

Для оценки корректности результатов ученые использовали различные способы обработки информации. Во всех случаях характеристики зафиксированной гравитационной волны соответствовали прогнозам, основанным на теоретических расчетах. Уровень уверенности в полученном сигнале был достаточно высоким для утверждения о первом экспериментальном подтверждении существования подобного явления.

Авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature, сопоставили зарегистрированную гравитацию с финальными звуками двух черных дыр перед их полным исчезновением за горизонтом событий новообразованного космического объекта. Для пояснения: квазинормальные колебания демонстрируют, как объект стабилизируется после объединения, а прямая волна предоставляет возможность изучить процессы, протекающие непосредственно у границы горизонта.

Этот прорыв значительно увеличивает потенциал исследований с использованием гравитационных волн. В дальнейшем анализ подобных сигналов при наблюдении за новыми астрономическими событиями позволит подтвердить справедливость общей теории относительности в самых неординарных ситуациях, а также предоставить более точные данные о свойствах чёрных дыр, структуре пространства-времени и их границах.

Любовь С.

438 статей

Автор рассматривает вопросы из различных научных дисциплин, таких как астрономия, палеонтология и генетика. Он пишет об учёных открытиях, природных явлениях и эволюционных изменениях.

Показать больше

<!—

.shesht-social-sharing-block {
margin-top: -40px;
}

—>

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram