Ученый из Токийского столичного университета смог разрешить давнюю проблему в астрофизике, объяснив отклонение одной из частот гравитационных волн, излучаемых черной дырой, от ожидаемых значений. Причиной этому стал резонанс между двумя разными способами «звучания» черной дыры, известными как моды. Это открытие является значительным шагом вперед в области спектроскопии черных дыр и было опубликовано в журнале Physical Review Letters (PRL).
Черные дыры — это объекты с крайне высокой плотностью, обладающие гравитацией такой силы, что даже свет не может покинуть их пределы. Благодаря достижениям в гравитационно-волновой астрономии, сделанным в рамках международного сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA, человечество впервые получило возможность наблюдать «вибрации» пространства-времени, возникающие в результате столкновений черных дыр.
В 1997 году аспирант Хисаси Онозава обнаружил необычный «диссонанс» в одной из мод, описывающих гравитационные волны черной дыры. В то время аномалия воспринималась как ошибка, однако повторные расчеты с использованием современных вычислительных мощностей подтверждали ее устойчивость. Эта загадка оставалась нерешенной почти три десятилетия.
Недавно доцент Хаято Мотохаси нашел решение этой проблемы, применив новую теоретическую концепцию — неэрмитовую физику. Он продемонстрировал, что аномальное поведение связано не с отдельной модой, а с взаимодействием двух мод, находящихся в резонансе. Более того, такие резонансы являются универсальным явлением, характерным для множества мод гравитационных волн.
Это открытие имеет значимость не только для астрофизики, но и для оптики, где аналогичные явления наблюдаются в электромагнитных волнах. Таким образом, формируется новое междисциплинарное направление — неэрмитова гравитационная физика. Оно открывает новые перспективы для анализа данных, получаемых крупнейшими обсерваториями, такими как LIGO, Virgo и KAGRA.
Ранее ученые также разгадали 30-летнюю загадку, связанную с метеоритами.