|
Тайна диссонанса в черных дырах получила объяснение
|
|
|
|
Ученый из Токийского столичного университета решил давнюю проблему "диссонанса" в гравитационных волнах, испускаемых черной дырой. С помощью высокоточных вычислений и новых основ теоретической физики было обнаружено, что это было вызвано резонансом между парой отличительных "мод", то есть различными способами, которыми черная дыра может "звенеть". Это явление позволяет по-новому взглянуть на зарождающуюся область спектроскопии черных дыр. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
Черные дыры - это астрофизические объекты с такой плотностью, что даже свет не может избежать их гравитационного притяжения. Однако, несмотря на их удивительное присутствие в космосе, мы начали понимать, как они себя ведут, только в течение последнего десятилетия.
|
|
|
|
Это произошло благодаря развитию гравитационно-волновой астрономии, где глобальные усилия по обнаружению, предпринятые совместно LIGO (гравитационно-волновая обсерватория лазерной интерферометрии)-Virgo-KAGRA (детектор гравитационных волн Камиока), позволили обнаружить возмущения, создаваемые черными дырами в ткани пространства-времени.
|
|
|
|
Перед физиками-теоретиками сейчас стоит титаническая задача - попытаться понять гравитационные волны, испускаемые черными дырами, опираясь на теоретические модели.
|
|
|
|
|
|
|
Одной из таких попыток стал расчет, выполненный в 1997 году аспирантом Хисаси Онодзавой из Токийского технологического института (ныне Токийский научный институт), который обнаружил любопытную нерегулярность в том, как должны выглядеть эти волны. Точно так же, как звук, издаваемый звонящим колоколом, гравитационные волны, как ожидается, будут состоять из комбинации "мод", или различных звуков, испускаемых различными способами, которыми "вибрирует" черная дыра.
|
|
|
|
Ожидалось, что эти режимы будут изменяться плавно и предсказуемо. Однако расчеты показали озадачивающий "диссонанс", когда определенный режим вел себя совершенно иначе, чем другие. В то время люди подозревали ошибку в расчетах или какой-то артефакт, но даже с появлением более совершенных компьютеров результат оставался неразгаданной тайной.
|
|
|
|
Теперь, спустя 30 лет, доцент Хаято Мотохаси из Токийского столичного университета, ранее входившего в состав Университета Когакуин, решил эту проблему, используя точные расчеты и зарождающуюся теоретическую область неэрмитовой физики.
|
|
|
|
Внимательно изучив поведение мод, он обнаружил, что диссонанс не был присущ только одной моде, а был результатом резонансного взаимодействия двух мод друг с другом. На самом деле, при изучении многих режимов оказывается, что такого рода взаимодействие между режимами не является редким случаем, а встречается повсеместно в самых разных режимах.
|
|
|
|
В ходе серии теоретических исследований 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 оптической физике, рассматривающих электромагнитные волны вместо гравитационных.
|
|
|
|
Междисциплинарное применение нового теоретического подхода предвещает рождение новой области неэрмитовой гравитационной физики, раскрывающей истинный потенциал экспериментов глобального масштаба, таких как совместная работа LIGO-Virgo-KAGRA, которая выходит в Интернет.
|
|
|
|
Источник
|
