Гравитационные волны черных дыр покажут, как они сформировались

Ученые обнаружили новое свойство черных дыр: их затухающие ритмы способны выявить космическое событие, которое привело к их появлению.

Черные дыры — космические области, в которых сила тяжести настолько сильна, что даже частицам света не убежать, а потому изолированные черные дыры — действительно темные объекты, которые вообще ничего не излучают.

Как бы то ни было, черные дыры, которые деформируются из-за других черных дыр или звезд, врезающихся в них, излучают новый вид радиации под названием гравитационные волны, которые Эйнштейн предсказал еще 100 лет назад.

Гравитационные волны — это рябь в пространственно-временной материи, которая перемещается со скоростью света, и ее очень сложно обнаружить.

Километровые лазерные интерферометры, предназначенные для обнаружения таких волн, строятся в США, Европе, Японии и Индии. Они чувствительны к гравитационным волнам примерно в том же частотном диапазоне, что и слышимые звуковые волны, и могут использоваться как микрофон для гравитационных волн.

Две черных дыры, движущиеся по кругу вокруг друг друга, излучают гравитационные волны и теряют энергию. В итоге они объединяются и коллапсируют, производя новую черную дыру, которая изначально сильно искажена. Гравитационные волны деформированной черной дыры испускаются не одним тоном, а смесью разных тонов.

Частота каждого из тонов и уровень, на котором эти тоны распадаются, зависит только от двух параметров, характеризующих черную дыру — ее массы и скорости вращения.

Именно поэтому ученые уже давно полагали, что, обнаружив пространственно-временную рябь черной дыры и измерив ее частоту, можно измерить массу и скорость вращения.

Ученые из Кардиффского университета составили множество моделей пары черных дыр, которые сливаются друг с другом, и установили, что различные тоны могут сказать нам многое о том, как сформировалась черная дыра.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

«Сравнив силы различных тонов, можно узнать не только о результирующей черной дыре, но и о свойствах первоначальных двух черных дыр, которые в свое время совершили столкновение», пояснил Иоаннис Камаретсос.

„Мы никогда ранее не предполагали, что сможем взвесить две черных дыры после того, как они столкнулись и слились“, сказал доктор Марк Ханнам. „Мы могли бы даже использовать эти результаты для проверки теории относительности Эйнштейна. Можно сравнить волны, которые мы наблюдаем от орбитальных черных дыр, с волнами слитой черной дыры, и проверить, последовательны ли они“.

Датчики гравитационных волн, создаваемые в настоящее время, предоставят ученым возможность проверить прогнозы в ближайшие десять лет. Они должны суметь исследовать черные дыры, которые намного тяжелее, чем считалось прежде, увеличив их доступность для науки.

18.09.2012