Международная группа астрономов заявила об обнаружении уникального компонента в гравитационных волнах, предоставляющего непосредственные сведения о горизонте событий черной дыры. О результатах исследования проинформирован научный журнал Nature и работа основана на изучении события GW250114 – самого энергичного слияния черных дыр, зафиксированного обсерваторией LIGO.
Горизонт событий нередко характеризуют как «границу, за которой нет возврата»: после пересечения этой границы ни свет, ни материя, и никакая информация не способны выбраться из области внутри черной дыры. При всей своей важности для современной физики свойства горизонта событий до настоящего времени в основном исследовались с использованием косвенных методов. Данное исследование открывает перспективу получения информации о процессах, происходящих непосредственно у этой границы, посредством анализа гравитационных волн.
Новый тип сигнала, возникающий после объединения черных дыр
В январе 2025 года был зафиксирован гравитационный сигнал, обозначенный как GW250114, возникший в результате слияния двух чёрных дыр, обладающих массами приблизительно равными 34 и 32 солнечным массам. Этот феномен оказался самым мощным источником гравитационных волн, когда-либо зарегистрированным научными приборами. В итоге столкновения сформировалась новая чёрная дыра с массой около 63 масс Солнца.
Детальный анализ полученных данных позволил выявить так называемую «прямую волну» – ранее предсказанный теоретическими моделями компонент гравитационного сигнала. Специалисты отмечают, что это последний сигнал, генерируемый в момент образования новой чёрной дыры, до того как все происходящие процессы будут скрыты за горизонтом событий.
В отличие от общеизвестных колебаний пространства-времени, возникающих после слияния чёрных дыр, прямые волны связаны с процессами, протекающими непосредственно вблизи горизонта событий. Зарегистрированный сигнал представляет собой осцилляцию, постепенно угасающую во времени; его частота определяется скоростью вращения горизонта событий, а скорость затухания зависит от величины поверхностной гравитации чёрной дыры.
Полученные наблюдения продемонстрировали соответствие указанных характеристик предсказаниям общей теории относительности для вращающейся чёрной дыры Керра.
Окно в физику экстремальной гравитации
Ученые констатируют, что гравитационные волны, возникающие непосредственно, способны служить новым методом исследования сильной гравитации и проверки общей теории относительности в условиях экстремальных явлений.
Благодаря разработанной технологии исследователи получили возможность определять ключевые параметры остаточной черной дыры, такие как скорость вращения ее горизонта событий и поверхностное гравитационное поле. Кроме того, прямые гравитационные волны могут способствовать изучению эффекта «увлечения пространства-времени», когда вращающаяся черная дыра оказывает влияние на окружающее пространство и время.
Специалисты провели предварительную оценку параметров сформировавшейся черной дыры, но при этом акцентируют внимание на необходимости использования более совершенных моделей сигналов и анализа дополнительных событий для получения более достоверных результатов. В перспективе исследователи намерены осуществлять поиск прямых гравитационных волн и в ходе других столкновений черных дыр.
Данное открытие открывает новую область в гравитационно-волновой астрономии, предоставляя возможность получать сведения о процессах, протекающих вблизи горизонта событий черных дыр. В случае подтверждения полученных данных последующими наблюдениями, прямые гравитационные волны могут стать первым средством для систематического изучения явлений, происходящих непосредственно у границы горизонта событий черной дыры – одной из самых таинственных границ во Вселенной.
