Когда две чёрные дыры кружатся друг вокруг друга и сливаются, они посылают по Вселенной рябь — гравитационные волны. Эти волны несут в себе отпечаток того, как именно двигались объекты перед столкновением. По форме этого «танца» можно понять, насколько объекты похожи на идеальные чёрные дыры.
Каждая чёрная дыра, как волчок, имеет массу и скорость вращения. Но у неё есть и более тонкие свойства — как распределено её вещество и как она «сплюснута» вращением. Эти свойства называют моментами. Если объект — настоящая чёрная дыра, все его моменты однозначно определяются массой и вращением. Если же это что-то другое, моменты могут отличаться.
В новой работе учёные взяли данные недавнего события GW241011. Они сравнили, как вели себя два сливающихся объекта, с тем, что предсказывает теория для чёрных дыр. Особое внимание уделили двум моментам — квадрупольному и октупольному. Первый связан со сплюснутостью, второй — с более тонкой асимметрией.
Отклонений не нашли. Это значит, что объекты вели себя как настоящие чёрные дыры. А ещё впервые удалось ограничить октупольный момент — раньше его никто не измерял. Теперь у нас есть ещё один инструмент, чтобы проверять, действительно ли мы видим чёрные дыры, а не что-то экзотическое.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.09828
All multipole moments of a Kerr black hole are uniquely determined by its mass and spin. Gravitational wave observations can test this prediction by measuring spin-induced multipole moments imprinted on the inspiral phase of compact binary mergers. In this Letter, we show that the recently reported compact binary coalescence GW241011 enables a simultaneous test of deviations in the spin-induced quadrupole and octupole moments of the binary components from their black hole values. We find no evidence for deviations from the Kerr prediction and place the first constraints on spin-induced octupole moments of the compact binary. This approach complements tests of the Kerr nature of compact binary merger remnants based on quasinormal mode measurements in the ringdown phase.
Гравитационные волны от слияния чёрных дыр настолько слабы, что детекторы LIGO и Virgo улавливают колебания в тысячи раз меньше размера протона.
В фильме «Интерстеллар» чёрная дыра Гаргантюа показана с высокой научной точностью — её вид рассчитан по уравнениям, подобным тем, что проверяли в этой работе.