Черные дыры поют фальшиво: ученые раскрыли аномалию, которая сбивала физиков с толку 30 лет

Загадка «диссонанса», наблюдаемого в гравитационных волнах от черных дыр, нашла свое разрешение благодаря исследованию Хаято Мотохаси из Университета Токио. Еще в 1997 году, аспирант Хисаши Онозава обратил внимание на то, что одна из мод (характерных «звуков» черной дыры после ее слияния) демонстрирует необычное поведение — ее параметры отклонялись от ожидаемых. Этот феномен вызывал дискуссии о возможных неточностях в вычислениях, однако, несмотря на годы исследований и использование современной вычислительной техники, удовлетворительного объяснения не было найдено.

Мотохаси сумел разрешить эту проблему, используя подходы из новой области — неэрмитовой физики. Он пришел к выводу, что источник «диссонанса» заключается в резонансном взаимодействии между двумя модами, при котором их характеристики оказывают взаимное влияние, делая предсказания невозможными. Это открытие открывает новые горизонты для спектроскопии черных дыр, позволяя исследовать их внутреннее устройство по особенностям генерируемых гравитационных волн.

Выяснилось, что подобные резонансы являются довольно распространенным явлением и встречаются в различных моделях. Это делает их универсальным физическим эффектом, наблюдаемым не только в гравитационных, но и в электромагнитных системах, например, в оптической физике. Таким образом, работа Мотохаси формирует фундамент для новой области знаний — неэрмитовой гравитационной физики, расширяя возможности интерпретации данных, поступающих с детекторов LIGO, Virgo и KAGRA.