В центре огромной воронки, засасывающей всё вокруг, по спирали падает маленький шарик. Пока он кружится, рождается низкий гул — это дрожит само пространство, и такую дрожь мы называем гравитационными волнами. Частота их растёт, тон повышается — совсем как звук сирены проносящейся мимо машины. В реальности роль воронки играет чёрная дыра, а шарика — нейтронная звезда или небольшая чёрная дыра. Пары с огромной разницей в массе называют экстремальными.
Но сама ткань воронки, возможно, не идеально гладкая. Под сильным увеличением она может оказаться зернистой, словно наждачная бумага. Такую зернистость предсказывают теории квантовой гравитации: на сверхмалых расстояниях пространство перестаёт быть непрерывным. Авторы новой работы проверили, услышим ли мы эту зернистость в гуле падающей звезды. Они взяли модель вращающейся квантовой чёрной дыры (её называют qOS) и просчитали, как крошечная квантовая добавка — параметр α — сдвигает фазу волны. Два музыканта играют одну мелодию, но один чуть запаздывает. Через минуту разница становится заметной. Так и здесь: за месяцы сближения набегает сдвиг, который можно уловить.
Результат оказался двойственным. С одной стороны, квантовый сдвиг действительно накапливается и попадает в зону чувствительности будущего детектора LISA. С другой — вращение дыры работает как смазка: чем быстрее она крутится, тем слабее проявляется квантовая «рябь». Быстрое течение реки скрадывает неровности дна — здесь происходит то же самое. Значит, чтобы расслышать квантовый шёпот, астрономам придётся очень точно измерять вращение дыры. Иначе сигнал можно просто не заметить.
Так самые большие объекты во Вселенной — чёрные дыры — могут стать микроскопом для самой мелкой структуры пространства. Падающая звезда, словно игла на старом патефоне, проигрывает нам мелодию, в которой зашифрованы законы квантового мира. И в гуле этой воронки мы надеемся расслышать тихий шёпот квантовой зернистости.
Гравитационная волна от слияния чёрных дыр растягивает и сжимает пространство на величину в тысячу раз меньше протона — но детекторы всё равно это чувствуют.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетяне передают чертежи машины, использующей квантовые эффекты пространства-времени, — почти как в этой работе, где квантовые поправки ищут в сигналах от чёрных дыр.