Чёрную дыру можно сравнить с колоколом: после удара она вибрирует, издавая затухающий «звон». Этот звон — гравитационные волны, которые улавливают детекторы на Земле. Обычно астрофизики слушают обертоны, порождённые световым кольцом — областью у горизонта, где фотоны кружат, прежде чем упасть или улететь. Но авторы новой работы заставили дыру медленно расти, подкармливая её веществом, и услышали нечто новое.
В растущей чёрной дыре, помимо знакомых обертонов, проявились чисто мнимые частоты. Маятник, который качается всё медленнее, но вдруг начинает просто падать без колебаний — вот аналог такого сигнала. Аналитический расчёт с помощью сложных функций Хойна и численное моделирование на гиперболоидальных срезах дали идеальное совпадение. Эти мнимые моды управляют самым концом сигнала: когда обычный звон уже стих, они создают экспоненциально затухающий хвост.
Проверка временными симуляциями подтвердила: чисто мнимые тона — не математический курьёз, а реальный физический эффект. Когда рост дыры прекращается, спектр возвращается к классическому степенному хвосту. Это открытие даёт новый инструмент для анализа данных с детекторов гравитационных волн и тестирования искривлённого пространства-времени вблизи горизонта.
Степенной хвост в обычной чёрной дыре похож на эхо в большом зале: звук угасает долго и плавно. Экспоненциальный хвост — как щелчок пальцами в маленькой комнате: резко возник и тут же пропал.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан порождал загадочные структуры, словно откликаясь на мысли людей. Так и чёрная дыра «отвечает» на рост массы новым типом сигнала, будто обретая голос.