Учёные нашли возможный сигнал от горизонта событий
Физики сообщили о возможном первом наблюдении эффекта, связанного с горизонтом событий чёрной дыры, не через косвенные расчёты массы и вращения, а по структуре самого гравитационно-волнового сигнала. Речь идёт о событии GW250114, зарегистрированном в январе 2025 года детекторами LIGO. Авторы работы считают, что смогли отделить от обычного «затухающего звона» новой чёрной дыры более короткий и тонкий компонент, который теория связывает с областью у самой границы невозврата.
В новой работе исследователи попытались выделить ещё один вклад в сигнал. По модели он должен иметь частоту, близкую к удвоенной частоте вращения чёрной дыры, и быстро затухать из-за сильного красного смещения у горизонта событий. Именно такой компонент авторы считают заметным в данных GW250114. Они отдельно оговаривают, что речь не идёт о «прямом снимке» горизонта. Как и во всей гравитационно-волновой астрономии, вывод строится на сравнении наблюдений с большим набором численных моделей.
Гравитационно-волновые наблюдения чёрных дыр
За последние годы у астрономии появилось сразу два способа подбираться к чёрным дырам. В 2019 году коллаборация Event Horizon Telescope показала изображение тени сверхмассивной чёрной дыры M87*, а в 2022 году опубликовала снимок Sagittarius A* в центре Млечного Пути. Эти результаты часто описывали как «фото горизонта событий», хотя на деле телескоп фиксировал излучение горячего вещества вокруг объекта и его гравитационно искажённый силуэт, а не саму границу невозврата.
Гравитационно-волновой подход решает другую задачу. Детекторы LIGO, Virgo и KAGRA не видят свет, зато регистрируют микроскопические деформации пространства-времени при слияниях компактных объектов. Первая такая регистрация, GW150914, произошла ещё в 2015 году и открыла практическую «спектроскопию» чёрных дыр. С тех пор число подтверждённых событий перевалило за сотню, а сами сигналы стали базой для проверки того, есть ли у конечного объекта именно те колебательные моды, которые предсказывает общая теория относительности.
Интерес к дополнительным компонентам сигнала у горизонта событий возник не вчера. Физики несколько лет ищут в данных так называемые «эхо» и другие отклонения от стандартной картины ringdown, но надёжного консенсуса по ним не сложилось. Поэтому заявка на обнаружение прямой волны у самого горизонта будет проверяться особенно жёстко. В этой области статистическая значимость важнее красивой метафоры.
- GW250114 зарегистрировали 14 января 2025 года
- сигнал поймали два интерферометра LIGO в США
- массы исходных чёрных дыр оценены в 30-40 Солнц
- искомый компонент должен быстро затухать у горизонта
Отдельный фон создаёт и обновление самих установок. После модернизаций чувствительность сети выросла, а значит, растёт и шанс увидеть слабые детали в хвосте сигнала, которые раньше тонули в шуме. По оценкам LIGO Scientific Collaboration, дальнейшие сеансы наблюдений должны увеличить число регистраций слияний чёрных дыр до сотен в год. Это как раз тот случай, где один необычный сигнал важен меньше, чем серия похожих.
Для астрофизики ставка здесь вполне прикладная. Если прямую волну у горизонта событий подтвердят на нескольких событиях, появится новый тест для параметров конечной чёрной дыры и для самих уравнений сильного гравитационного поля. Если нет, GW250114 останется редким примером того, как далеко можно зайти в интерпретации сложного сигнала. Проверить это, вероятно, удастся уже на данных следующих наблюдательных кампаний LIGO, Virgo и KAGRA, где выборка будет заметно больше.
