Учёные впервые зафиксировали прямую волну от вращающейся чёрной дыры после слияния

Анализ данных крупнейшего из зарегистрированных столкновений чёрных дыр позволил международной группе исследователей из Австралийского национального университета впервые зафиксировать прямой сигнал, связанный с эффектом увлечения пространства-времени вращающимися чёрными дырами. Результаты основаны на наблюдениях гравитационных волн события GW250114 и опубликованы в журнале Nature.

Согласно исследованию, во время слияния двух чёрных дыр формируется более массивный объект, а само событие сопровождается выбросом гравитационных волн — колебаний ткани пространства-времени, распространяющихся со скоростью света. В случае GW250114 условия наблюдения оказались особенно благоприятными: ориентация системы относительно Земли позволила детекторами зафиксировать ранее скрытые особенности сигнала, включая так называемую прямую волну, которая долгое время оставалась лишь теоретическим предсказанием общей теории относительности.

Для регистрации сигнала использовалась инфраструктура лазерно-интерферометрической обсерватории гравитационных волн, которая фиксирует чрезвычайно слабые деформации пространства-времени, возникающие при таких космических катастрофах. Именно благодаря высокой чувствительности детекторов удалось выделить тонкую структуру сигнала, связанную не только с самим фактом слияния, но и с динамикой вращения образовавшейся чёрной дыры.

Ключевым результатом работы стало обнаружение признаков так называемого «увлечения» пространства-времени, предсказанного общей теорией относительности. В рамках этого эффекта вращающаяся чёрная дыра как бы «затягивает» окружающее пространство-время, создавая сложную структуру гравитационного поля вблизи горизонта событий. Учёные отмечают, что именно эта область традиционно остаётся крайне трудной для прямого наблюдения, поскольку никакое электромагнитное излучение не может покинуть её пределы.

Ранее эффект увлечения пространства-времени описывался теоретически как следствие вращения массивных компактных объектов, однако его прямое наблюдательное подтверждение оставалось недостижимым из-за ограничений точности измерений. В новой работе исследователи применили специализированный метод обработки данных, позволивший выделить слабую «прямую волну» на фоне основного сигнала гравитационного события и восстановить информацию о вращении чёрной дыры.

Авторы подчёркивают, что полученные результаты не только подтверждают предсказания общей теории относительности, но и открывают новый способ изучения структуры горизонта событий и параметров вращения чёрных дыр. Подобные наблюдения могут стать важным инструментом для проверки фундаментальных физических теорий, включая возможные попытки объединения общей теории относительности и квантовой физики, которые до сих пор описывают природу на разных масштабах.