Камень падает в пруд, и по воде расходятся круги. Если же пруд неспокойный, со встречными волнами, картина усложняется. Примерно так ведет себя пространство вокруг черной дыры, когда ее что-то возмущает: она вибрирует, излучая гравитационные волны. До сих пор астрофизики в основном изучали отдельные «всплески» — квазинормальные моды, похожие на затухающий звон колокола. Но у любого возмущения есть и непрерывный хвост, который тянется долго, как гул после удара.

Авторы новой работы применили метод комплексного масштабирования, чтобы описать этот гул для черных дыр в пространстве де Ситтера — то есть в мире, где присутствует темная энергия, заставляющая Вселенную расширяться с ускорением. Идея метода похожа на трюк со звуком: чтобы услышать тихий шум, нужно повернуть ручку усиления. Здесь же математически «поворачивают» координаты, превращая уходящие волны в затухающие — и тогда все возмущения, и дискретные, и непрерывные, можно анализировать в едином спектре.

Исследователи проверили метод на скалярных, электромагнитных и гравитационных возмущениях вокруг черной дыры Шварцшильда–де Ситтера. Выяснилось, что ненулевая космологическая постоянная заметно сдвигает и квазинормальные частоты, и плотность непрерывного спектра. Более того, подход оказался пригодным для черных дыр в пространствах большей размерности — по крайней мере, для тензорных и векторных типов колебаний. Это открывает дорогу к изучению более экзотических объектов, включая те, что предсказывают некоторые теории струн.

Такой подход может пригодиться при анализе данных с детекторов гравитационных волн. Вместо того чтобы искать только известные шаблоны квазинормальных мод, можно будет учитывать и непрерывный отклик — а значит, точнее взвешивать черные дыры и проверять, действительно ли пространство вокруг нас пронизано темной энергией.