Бросьте камешек в колодец — и звук расскажет о его глубине. Примерно так же астрофизики слушают черные дыры: после слияния или другого возмущения дыра вибрирует, испуская гравитационные волны. Частота и затухание этого «звона» зависят от того, что у дыры внутри. В обычной картине там прячется сингулярность — точка, где плотность обращается в бесконечность, а законы перестают работать. Но квантовая теория требует заменить эту точку чем-то более разумным.

Авторы взяли модель Бардина — одну из первых попыток убрать сингулярность, заменив ее «размазанным» квантовым ядром. В такой дыре нет точечного прокола пространства, а есть область, где гравитация ведет себя мягче. Физики вывели уравнение, описывающее колебания этого объекта, и рассчитали его гравитационно-волновой «голос» с помощью высокоточных методов. Оказалось, что чем сильнее квантовые поправки, тем выше частота звона и тем медленнее он затухает. Барьер, который волна должна преодолеть, чтобы уйти от дыры, становится выше и сдвигается ближе к центру — как если бы стенки колодца сжались и стали круче.

Та же квантовая «смазка» меняет и то, как дыра пропускает сквозь себя излучение. Обычная черная дыра поглощает волны всех частот, но чем меньше частота, тем хуже. Здесь же низкочастотные волны отсекаются сильнее, а порог, после которого дыра начинает эффективно поглощать, сдвигается вверх. Общая площадь, с которой дыра собирает излучение, тоже перестраивается.

Такой четкий отпечаток на «звоне» и поглощении дает надежду однажды поймать его в реальных данных с детекторов гравитационных волн. Если сигнал совпадет с предсказаниями, это станет не просто еще одним подтверждением существования черных дыр, а прямым указанием на то, что в их центре прячется не бесконечность, а что-то гораздо более интересное.