Раскрученный волчок на столе покачивается: ось вращения наклонена, и движение становится неровным. Похоже ведут себя чёрные дыры, вокруг которых крутится диск из газа и пыли. Если оси вращения чёрной дыры и диска не совпадают, вся система начинает вибрировать, порождая рябь в пространстве-времени — гравитационные волны.
В новом исследовании учёные впервые просчитали на суперкомпьютерах такие наклонённые системы с учётом и магнетизма, и собственной гравитации диска. Диск был массивным — до 28% от массы чёрной дыры, а сама дыра вращалась почти с максимальной скоростью. Магнитные поля, пронизывающие диск, работают как демпфер или ускоритель в зависимости от направления вращения. Когда диск крутится в ту же сторону, что дыра, поля гасят нестабильность. Когда в противоположную — наоборот, подстёгивают её, и гравитационные волны становятся заметно сильнее.
Во всех моделях из полюсов чёрной дыры вырывались узкие струи плазмы — джеты, разгоняемые магнитными полями. Их направление и форма зависели от наклона оси вращения. Такие системы — кандидаты в источники сразу двух сигналов: и гравитационных волн, и электромагнитного излучения от джетов. Это делает их идеальными целями для многоканальной астрономии, когда одно событие наблюдают сразу разными инструментами.
Столкновение двух таких «волчков» — чёрной дыры с наклонённым диском — оставляет характерный след в гравитационных волнах: несимметричный, с одной доминирующей модой. Детекторы следующего поколения смогут уловить эту особенность и отличить наклонённые системы от аккуратных, соосных.
Магнитные поля в диске вокруг чёрной дыры могут быть в миллиарды раз сильнее, чем у магнита на холодильнике — их буквально закручивает вращение диска.
В фильме «Интерстеллар» чёрная дыра Гаргантюа окружена светящимся аккреционным диском, но его ось совпадает с осью вращения дыры — наклонённый диск выглядел бы совсем иначе и порождал бы заметные гравитационные волны.