Физики столкнули две черных дыры, правда, пока на бумаге

Впервые исследователи смогли рассчитать параметры гипотетического столкновения двух черных дыр. Причем сделали это с беспрецедентной точностью. Понимание процесса таких столкновений поможет регистрировать и распознавать сигналы, которые будут регистрироваться будущими детекторами. Одним из них должна стать космическая обсерватория LISA, запланированная к запуску в 2030-х годах.

Математическая модель

За основу исследователи взяли методологию физики высоких энергий. Учёные представили взаимодействие чёрных дыр как последовательность обменов двух этих астрономических объектов гравитационными импульсами. Такой подход позволил не только глубже понять физику столкновений, но и создать математическую модель, которая может быть применена к различным сценариям взаимодействий. Правда, для достижения желаемого результата учёным пришлось решить миллионы уравнений, но результат того стоял. В итоге сверхсложное решение удалось свести всего к 40 ключевым формулам. Расчёты проводились на мощных суперкомпьютерах, что позволило учёным обработать огромные объёмы данных и провести сложные вычисления в сжатые сроки.

Неожиданные открытия

Одним из самых интересных и неожиданных результатов исследования стало появление в вычислениях структур сложных геометрических форм, которые ранее изучались исключительно в контексте теории струн. Как считают учёные, данные геометрические структуры, оказавшиеся ключевыми для точного определения энергии, высвобождаемой при столкновении чёрных дыр, могут изменить понимание не только этих экзотических объектов, но и самой природы пространства-времени.

Подготовка к работе с данными LISA

Основная же задача, которая стояла перед исследователями, — подготовка к работе с данными, которые будет собирать обсерватория LISA. Данный проект, который станет важным шагом в астрономии, сможет регистрировать низкочастотные гравитационные волны, недоступные для ныне работающих детекторов — LIGO и Virgo. Такие низкочастотные сигналы могут содержать информацию о самых ранних этапах формирования чёрных дыр и их эволюции, что в свою очередь даст возможность лучше понять процесс их слияния.