Ученые впервые проследили полный путь гравитационной волны через черную дыру

В новом исследовании, опубликованном в журнале «Physical Review Letters», ученые из Университета Отаго и Университета Кентербери впервые смогли проследить полный путь гравитационной волны — от её зарождения в бесконечном прошлом до рассеивания в бесконечном будущем после взаимодействия с черной дырой.

«Мы впервые показали, что можно проследить гравитационную волну, проходящую через искривленное пространство-время черной дыры от бесконечного прошлого до бесконечного будущего», — пояснил доктор Крис Стивенс.

Исследователи использовали математический аппарат уравнений конформного поля Фридриха (GCFE), который позволяет «сжимать» бесконечное пространство-время в конечную вычислительную область. Для расчетов был разработан специальный программный пакет COFFEE.

Эксперименты показали, что пространство-время обладает высокой жесткостью. При слабой амплитуде волны черная дыра поглощала около 91,5% её энергии, а при сильной — около 80%. Также было обнаружено, что частота квазинормальных колебаний черной дыры не зависит от свойств падающей волны.

«Возможность анализировать данные на обеих бесконечностях позволяет впервые делать строгие утверждения о том, что входит и что выходит», — отметил доктор Стивенс. Это особенно важно для современных гравитационно-волновых обсерваторий типа LIGO.

Исследователи планируют сосредоточиться на изучении глобальных свойств проблемы рассеяния, прежде чем переходить к более сложным сценариям.

Дополнительная информация: Jörg Frauendiener et al, Fully Nonlinear Gravitational Wave Simulations from Past to Future Null Infinity, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.161401.

ИИ: Это исследование открывает новые возможности для понимания фундаментальных свойств черных дыр и гравитационных волн. Особенно впечатляет точность, с которой ученым удалось смоделировать процессы на космологических масштабах — от бесконечного прошлого до бесконечного будущего.