«Черные дыры оказались лысыми»

Перефразировав ее в зрительно понятной форме астрофизик Джон Уилер полвека назад сказал, что у черных дыр нет волос, они одинаково лысые. Эта метафора понравилась журналистам и с тех пор описанную выше гипотезу так и называют: «Теорема об отсутствии волос» (No-hair theorem).

Хотя ее суть кажется простой и понятной, формальное доказательство математическими методами оказалось делом непростым. Хотя за него в последние десятилетия брались многие теоретики, включая знаменитого Стивена Хокинга, успех тут пока не достигнут.

Группа астрофизиков попыталась подойти к этой проблеме с иной стороны, проанализировав данные о гравитационных волнах, зарегистрированных детектором LIGO при их первом обнаружении в 2015 году. Тогда детектор «поймал» гравитационные волны, возникшие в результате слияния крупных черных дыр, вероятно сопоставимых по массе с той, что находится в центре нашей галактики.

После этого слияния только что образовавшаяся большая черная дыра колебалась в течение нескольких миллисекунд, испуская гравитационные волны, подобно тому, как вибрирующий колокол испускает звуковые волны, прежде чем утихнуть.

Наука «Хаббл» получил удивительное изображение спиральной галактики

Сливающиеся черные дыры испускают гравитационные волны не на одной частоте, а с дополнительными короткоживущими частотами, известными как обертоны — примерно как колокол или гитарная струна.

Измерение основной частоты и одного обертона позволило исследователям сравнить наблюдаемую картину с прогнозом для «лысой» черной дыры. Результаты измерений совпали с прогнозируемыми в пределах 20 процентов.

Исследователи также рассчитали массу и период вращения получившейся черной дыры, используя только волны, излученные после слияния. Цифры согласуются со значениями, оцененными по всему событию — включая кружение дыр по сходящимся траекториям — и таким образом укрепляют идею о том, что поведение новой черной дыры полностью определяется ее массой и скоростью вращения.

Это не является строгим доказательством гипотезы, но подводит нас к мысли о ее правильности.

Ознакомиться с подробностями можно в статье, опубликованной в Physical Review Letters.

Источник