Слияние черных дыр заканчивается не мгновенной тишиной, а своеобразным «звоном» пространства-времени. Ученые Кембриджского университета разработали новый метод, позволяющий точнее различать частоты этого затухающего сигнала и узнавать больше об образовавшейся черной дыре.
После столкновения двух черных дыр возникает более крупный объект. Некоторое время он сохраняет искаженную форму и колеблется, постепенно переходя в стабильное состояние. Эти колебания распространяются в виде гравитационных волн — ряби пространства-времени, существование которой следует из общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Ученые сравнивают заключительную стадию слияния с колебаниями колокола или гитарной струны. Речь при этом не идет о звуке: в космосе распространяются гравитационные волны. Набор их частот зависит прежде всего от массы и скорости вращения итоговой черной дыры и служит её своеобразным «отпечатком».
Самую сильную частоту современные детекторы способны распознавать в реальных наблюдениях. Гораздо сложнее выделить слабые обертоны, которые возникают вскоре после слияния и быстро затухают.
Исследователи Ричард Дайер и Кристофер Мур применили байесовский анализ, позволяющий сопоставлять разные модели сигнала и оценивать, какая из них лучше объясняет данные. С его помощью ученые систематизировали основные частоты, быстро затухающие обертоны, обратные режимы и более сложные нелинейные колебания.
Нелинейные режимы возникают при взаимодействии двух или нескольких основных частот. Авторы смогли обнаружить в моделях комбинации вплоть до третьего порядка. Такие компоненты значительно слабее главного сигнала, поэтому для их выделения нужны данные высокого качества и точные способы отделения полезного сигнала от шума.
Метод проверили не на новых наблюдениях космоса, а на открытом каталоге высокоточных компьютерных симуляций слияния черных дыр. Исследователи проанализировали системы с различными массами и параметрами вращения, определив, какие колебательные режимы можно найти и на каком этапе после столкновения они проявляются.
Полученный каталог должен стать ориентиром для изучения реальных гравитационных сигналов. В дальнейшем метод может помочь в обработке данных обсерваторий LIGO и Virgo, а также детекторов следующего поколения.
Обнаружение нескольких независимых частот позволит точнее измерять свойства черных дыр и проверять общую теорию относительности в условиях экстремально сильной гравитации. Если параметры одного объекта, рассчитанные по разным частотам, не совпадут с предсказаниями теории, это может указать на неизвестные физические процессы.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Тамара Глоба назвала три знака, которым крупно повезет в сентябре — шанс придет неожиданно
- Не счищайте плесень в погребе сухой щёткой: одна ошибка разносит частицы по помещению
- Картофель просох — не ссыпайте его в первую попавшуюся тару: какой ящик нужен для погреба
- Кабачки больше не залежатся: закрываю бархатную икру на зиму — нежная, густая, баночку можно съесть с одним хлебом
- Моркови нужно около 95%, а луку гораздо суше: почему одной влажности для всего погреба не существует
- Свёклу уже убирать или оставить на грядке? 4 признака, которые стоит проверить в сентябре
- Целая семейка на пне — ещё не опята: 5 признаков, которые нужно проверить до корзины