Учёные нашли новый способ услышать слабый «звук» чёрных дыр
Ученые Кембриджского университета предложили новый способ анализа гравитационных волн, которые возникают после слияния черных дыр. Метод помогает точнее выделять затухающие колебания образовавшегося объекта, сообщается на сайте University of Cambridge.
После столкновения новая черная дыра не сразу переходит в устойчивое состояние. Она некоторое время колеблется, а затем постепенно затихает. Этот этап называют «звоном» черной дыры.
Черные дыры не издают звука в обычном смысле, однако при их слиянии возникают гравитационные волны — колебания пространства-времени, существование которых предсказал Альберт Эйнштейн.
Частоты таких сигналов зависят от массы и вращения итоговой черной дыры. Поэтому их изучение позволяет проверять общую теорию относительности в условиях очень сильной гравитации.
Исследователи проанализировали компьютерные модели слияний черных дыр и разработали подход, который помогает точнее определять отдельные режимы затухающих колебаний. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Помимо основного сигнала ученые выделили более слабые гармоники, которые исчезают быстрее. Для обработки данных использовался байесовский анализ. Этот статистический метод позволяет сравнивать разные объяснения наблюдаемого сигнала и выбирать наиболее вероятное.
Также в моделях нашли необычные нелинейные режимы. Они возникают при взаимодействии двух или нескольких основных частот и делают гравитационный сигнал более сложным.
Для обнаружения таких слабых колебаний нужны данные высокого качества, поскольку их необходимо отделять от шума.
Метод проверили на открытом каталоге высокоточных численных моделей, описывающих слияния черных дыр с разными соотношениями масс и параметрами вращения. Авторы определили, какие режимы можно обнаружить и в какой момент они появляются.
Исследователи считают, что новый подход может помочь при расшифровке данных детекторов LIGO и Virgo, а также будущих установок для регистрации гравитационных волн.
