Квантовую теорию удалось применить по-новому

Группа международных астрономов разработала на сегодняшний день самую точную модель гравитационных волн, рождающихся при столкновении двух чёрных дыр. В процессе расчётов неожиданно обнаружились геометрические структуры, которые ранее использовались физиками в теории струн. Это открытие предоставляет новый подход к применению математических инструментов для описания астрофизических явлений, сообщает Nature.

Существование гравитационных волн было впервые предсказано Альбертом Эйнштейном: они представляют собой колебания пространства-времени, возникающие под действием массивных объектов, таких как чёрные дыры и нейтронные звёзды.

Теория получила экспериментальное подтверждение лишь спустя сто лет. В 2015 году впервые удалось зафиксировать приборно гравитационные волны, вызванные слиянием чёрных дыр и нейтронных звезд. В дальнейшем благодаря детекторам LIGO, KAGRA и Virgo было зарегистрировано более ста подобных событий.

Для расшифровки полученных сигналов используются сложные численные модели, которые требуют использования суперкомпьютеров, однако даже им присущи определённые ограничения.

Исследователи из Университета Гумбольдта в Берлине разработали алгоритм, отличающийся исключительной точностью, который позволил по-новому описать взаимодействие двух чёрных дыр. В отличие от традиционного подхода, ориентированного на слияние, учёные сосредоточились на процессе рассеяния — гравитационном взаимодействии чёрных дыр, при котором они сближаются, их траектории отклоняются, но слияния не происходит.

Под воздействием взаимного притяжения эти чёрные дыры начинают двигаться по спирали вокруг друг друга, не сталкиваясь напрямую. Такое сложное "танцевальное движение" сопровождается постоянным излучением гравитационных волн.