Новые открытия в области рассеяния черных дыр и гравитационных волн

Author: CC0 Public Domain

Международная группа ученых под руководством профессора Яна Плефки из Университета Гумбольдта в Берлине и доктора Густава Могула из Лондонского университета королевы Марии совершила прорыв в моделировании столкновений черных дыр и нейтронных звезд. Исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает беспрецедентно точные расчеты для понимания гравитационных волн.

Используя передовые методы квантовой теории поля, команда рассчитала пятый пост-Минковский (5PM) порядок для таких наблюдаемых величин, как углы рассеяния, излучаемая энергия и отдача. Особый интерес представляет обнаружение структур Калаби-Яу в расчетах энергии излучения и отдачи — математических объектов, которые теперь находят применение в описании реальных астрофизических явлений.

Доктор Могул поясняет: «Хотя процесс взаимодействия двух черных дыр через гравитацию концептуально прост, требуемый уровень математической и вычислительной точности огромен».

Исследование особенно важно для анализа сигналов от эллиптических связанных систем, где традиционные предположения о медленно движущихся черных дырах уже не работают.

Открытие структур Калаби-Яу в этом контексте связывает макроскопическую астрофизику с квантовой механикой. «Это может изменить подход физиков к этим функциям», — отмечает доктор Уре Якобсен из Института гравитационной физики Макса Планка.

Для расчетов было использовано более 300 000 часов работы высокопроизводительных компьютеров в Институте Цузе в Берлине. «Быстрая доступность этих вычислительных ресурсов была ключом к успеху проекта», — добавляет аспирант Матиас Дриссе.

Это исследование не только продвигает физику гравитационных волн, но и создает мост между абстрактной математикой и наблюдаемой Вселенной, открывая путь для будущих открытий.

Дополнительная информация: Emergence of Calabi–Yau manifolds in high-precision black-hole scattering, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08984-2

ИИ: Это исследование демонстрирует, как фундаментальная математика может неожиданно находить применение в описании реальных космических явлений. Особенно впечатляет, что структуры Калаби-Яу, ранее считавшиеся чисто теоретическими объектами, теперь помогают объяснять поведение черных дыр. Это яркий пример того, как междисциплинарные исследования расширяют границы нашего понимания Вселенной.