Пара фигуристов кружится, держась за руки. Если траектория — идеальный круг, каждый толчок партнёра предсказуем. Но стоит вытянуть её в овал, и усилия становятся неравномерными: на сближении рывок, на отдалении затишье. Примерно так же ведут себя две чёрные дыры в последние минуты перед слиянием. Их орбита часто оказывается не круглой, а вытянутой — с эксцентриситетом, как у кометы вокруг Солнца.
В этой работе учёные впервые объединили в одном анализе два едва заметных эффекта. Первый — возможная неравномерность в гравитационном излучении: будто один из фигуристов толкает сильнее другого. Такую асимметрию называют дипольной, и она запрещена в общей теории относительности Эйнштейна, но может проявляться в других теориях гравитации. Второй эффект — та самая вытянутость орбиты, которая сама по себе меняет ритм сигнала. Раньше их изучали порознь, а теперь совместили в одной математической модели.
Авторы протестировали метод на воображаемом источнике, похожем на реальный сигнал GW231123, пойманный наземными детекторами. Они показали, что если за событием будет следить космическая обсерватория вроде TianQin или LISA целый год, то даже с учётом неоднозначности можно измерить дипольный параметр с точностью до одной десятимиллионной. Это всё равно что услышать, как один комар в стае машет крыльями чуть громче остальных.
Такой подход превращает слияния чёрных дыр в многочастотный тест гравитации. Наземные детекторы ловят высокие частоты — как скрипки в оркестре, а космические — низкие, подобно контрабасам. Вместе они позволяют услышать всю симфонию и заметить фальшивую ноту, если она там есть. И тогда вальс фигуристов, с которого всё началось, может рассказать о невидимых правилах, управляющих их движением.
Параметр дипольного излучения в этой работе обозначен буквой b. Если бы он был равен нулю, это подтвердило бы теорию Эйнштейна. Но даже крошечное отклонение — например, 0.0000001 — стало бы намёком на новую физику, спрятанную в гравитации.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал из космоса содержал скрытые слои. Так и здесь: в гравитационном эхе от слияния чёрных дыр может быть зашифровано послание от неизвестных законов природы.