Чёрная дыра, возмущённая слиянием, вибрирует на характерных резонансных частотах — подобно тому, как колокол издаёт звук после удара. Каждая дыра обладает индивидуальным спектром этих колебаний, что позволяет астрономам восстанавливать её параметры. В недавней теоретической работе учёные исследовали, как на этот «звон» влияют два фактора: тёмная энергия — загадочная субстанция, ответственная за ускоренное расширение Вселенной, — и гипотетические облака микроскопических струн, предсказываемые некоторыми теориями квантовой гравитации.

Объектами анализа стали квантовые чёрные дыры — экстремально малые объекты, в которых квантовые эффекты перестают быть пренебрежимыми. Исследователи вычислили, как присутствие тёмной энергии и струнных полей модифицирует вибрационный отклик таких дыр. Ключевым инструментом послужил так называемый «фактор серости» — величина, количественно описывающая, насколько сильно гравитационный потенциал дыры препятствует утечке излучения. Без учёта этого фактора корректная расшифровка сигналов гравитационных волн — ряби пространства-времени от космических катаклизмов — оказывается невозможной.

Результаты показали: и тёмная энергия, и параметры струнных конфигураций приводят к заметному сдвигу собственных частот колебаний и изменению проницаемости чёрной дыры для электромагнитного излучения. Иными словами, «голос» дыры чутко реагирует на тонкие эффекты, выходящие за рамки классической общей теории относительности.

Эти вычисления — концептуальный шаг к детекторам следующего поколения. Если удастся выделить подобные сдвиги в наблюдаемых сигналах, мы сможем «услышать» не только массу и угловой момент дыры, но и вклад тёмной энергии в её окрестностях. Примечательно, что такие мини-дыры, предположительно рождённые в первые мгновения после Большого взрыва, способны донести до нас отголоски той эпохи.