Когда две черные дыры сливаются, это событие имеет настолько мощный эффект, что его можно заметить прямо здесь, на Земле. Эти массивные объекты вызывают деформацию самого пространства-времени, что проявляется в форме гравитационных волн. Впрочем, хотя Альберт Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн ещё в 1916 году, физики смогли обнаружить их лишь в 2015 году с помощью Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO). В настоящее время ученые при поддержке Управления науки Министерства энергетики США и нескольких других федеральных агентств работают над более глубоким пониманием этих гравитационных волн и их потенциала для раскрытия тайн черных дыр.
Важно понимать, что эти слияния представляют собой не только колоссальные по своей энергии события, но и обладают крайне сложной физикой. Для того чтобы их правильно моделировать, необходимо включить в расчёты все этапы процесса: начиная с движения черных дыр к слиянию, через процесс слияния и формирования искривлённой черной дыры, заканчивая её превращением в одну объединённую черную дыру. Этот процесс настолько сложен, что требует использования суперкомпьютеров.
Далее физики сопоставляют числовые данные этих симуляций с моделями процесса. Предыдущие модели не предполагали, что гравитационные волны взаимодействуют друг с другом. Однако ученые предполагали обратное. Им можно представить двух людей в бассейне, создающих волны. Если они создают слабые колебания, они, возможно, не взаимодействуют. В случае же с сильными колебаниями, волны сталкиваются, порождая новые. Ученые предполагали, что гравитационные волны также взаимодействуют, но ранее это не удавалось доказать.
Группа исследователей из различных университетов провела более детальный анализ числовых результатов. Он подтвердил взаимодействие гравитационных волн. Каждая волна воздействует на другие, заставляя их немного изменяться. Эти взаимодействия создают новые типы волн с собственными частотами. Они более непредсказуемы и хаотичны, чем оригинальные волны. Ученые, интегрируя этот аспект в модели, смогут более точно анализировать числовые данные.
Это обновление моделей слияний черных дыр сделает предсказания более точными и поможет лучше интерпретировать наблюдения. Чем точнее модели, тем ценнее они для анализа данных, полученных с помощью LIGO.
Более детальные модели также могут помочь ученым понять, насколько общая теория относительности применима к странным свойствам черных дыр. Несмотря на то что эта теория хорошо описывает влияние гравитации на пространство-время, её применимость к особенностям черных дыр требует дальнейших исследований.
События, происходящие вдалеке от Земли, кажутся далекими от нашей повседневной жизни. Но данные и модели, разрабатываемые учеными, активно расширяют наше понимание этих удивительных явлений.
