Камень падает в пруд, и по воде разбегаются круги. Если на пути кругов встретится торчащая коряга, часть ряби отразится, а часть обогнёт препятствие. Похоже ведут себя и гравитационные волны — рябь самого пространства-времени, — когда проходят мимо скоплений галактик или чёрных дыр. Их путь искривляется, и до детектора доходит не одна волна, а целое эхо.
Обычно этот процесс описывают как игру света и тени, только вместо лучей — волны. Такой подход хорош, пока волна остаётся короткой по сравнению с размером препятствия. Но если волна становится очень длинной — а у гравитационных волн длина достигает километров и больше, — старая оптика перестаёт работать. Авторы работы показали, что в некоторых теориях гравитации, отличных от эйнштейновской, на таких низких частотах включается дополнительное взаимодействие: волна не просто огибает массивное тело, а начинает с ним «разговаривать» через саму кривизну пространства.
В результате усиление волны — то, насколько громче она становится после линзы, — на сверхнизких частотах не стремится к единице, как предсказывает стандартная теория. Оно может быть совсем другим. Чтобы это уловить, нужен новый математический аппарат: вместо привычных волновых фронтов учёные предложили считать, что волна как бы надевает «шубу» из искривлённого пространства и уже в таком виде взаимодействует с линзой. Остаточный эффект линзирования тогда сводится к сдвигу фаз — волна приходит чуть раньше или позже.
Если будущие детекторы, например космическая обсерватория LISA, заметят такое необычное поведение длинных гравитационных волн, это станет прямым указанием на то, что гравитация устроена сложнее, чем мы думали. И произойти это может даже в том случае, если в привычных, «геометрических» лучах всё выглядит идеально по Эйнштейну. Так рябь на воде, встретив невидимую преграду, способна выдать её очертания.
Гравитационные волны от слияния сверхмассивных чёрных дыр могут иметь длину в миллиарды километров — больше расстояния от Солнца до Сатурна. На таких масштабах волновая оптика линзирования становится главным инструментом исследования.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал содержит чертёж машины, использующей гравитационные волны. Модифицированная гравитация могла бы стать таким же неожиданным «чертежом» в уже известных данных.