Исследователи из Киотского университета нашли способ «услышать» скрытые вибрации черных дыр, которые они называют своей космической «музыкой». Этот прорыв поможет более точно анализировать гравитационные волны и лучше понимать структуру Вселенной.
Когда черная дыра испытывает возмущения, например, при столкновении с другой звездой или черной дырой, она начинает колебаться в специальных режимах — так называемых квазинормальных. Эти колебания порождают гравитационные волны, напоминающие «колокол пространства-времени». Именно по этим сигналам ученые могут определять массу, форму и внутренние свойства чёрных дыр. Однако описать эти быстро угасающие колебания крайне сложно.
Команда Тайги Миячи использовала усовершенствованный математический метод WKB (Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна), позволяющий предусматривать поведение волн даже в самых сложных зонах вблизи черной дыры. «Основы этого подхода были в значительной степени заложены японскими математиками. Как исследователь из Японии, я всегда чувствовал особую интеллектуальную связь с этой методикой», — отмечает Миячи.
С помощью этого метода команда впервые учла спиралевидные кривые Стокса – математические траектории, показывающие, где волна изменяет свой характер. Раньше их часто оставляли без внимания, но именно они открыли более глубокие закономерности колебаний черных дыр. «Мы были поражены сложностью и красотой этих вибраций», — добавляет Миячи.
Полученный подход позволяет систематически воспроизводить частотные характеристики колебаний черных дыр, что делает его ценным инструментом для сопоставления теоретических моделей с реальными данными гравитационных волн. В дальнейшем команда планирует применить метод к вращающимся черным дырам и исследовать его потенциал в контексте квантовых эффектов гравитации.
Таким образом, новое исследование открывает уникальную возможность «услышать», как Вселенная звучит во время космических драм, когда его самые загадочные объекты вступают в собственную симфонию.