main concepts scientists sections
ПростоПопулярноПодробно

Форма Вселенной: что расскажут столкновения чёрных дыр ✛ ✎ ✦

Оригинал: "Shape of U: Measuring the Curvature of the Universe with Gravitational Waves"
· Arindam Sharma, Ish Gupta, Anuradha Gupta
arXiv:2606.04216v1 · 2026-06-02 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Общая теория относительности Космология Астрофизика высоких энергий
Гравитационные волны от слияний чёрных дыр помогут узнать, плоская ли наша Вселенная.

Когда камень падает в пруд, круги на воде выдают место падения. Вселенная — такой же пруд, только четырёхмерный. В нём сталкиваются чёрные дыры, рождая гравитационные волны — рябь в ткани пространства. По амплитуде этой ряби астрономы вычисляют расстояние до события, и чёрные дыры дают более чёткий сигнал, чем нейтронные звёзды.

Если одновременно видна вспышка света, можно сравнить дистанцию от волн с дистанцией от яркости. Так проявляется кривизна пространства — словно неровное дно пруда искажает круги. Будущие детекторы измерят эту кривизну с погрешностью 0,029. Для этого хватит данных от нескольких десятков слияний чёрных дыр промежуточной массы — ошеломительный результат, доступный уже следующему поколению инструментов.

От того, искривлён космос или как стекло ровен, зависят распределение тёмной материи и свойства тёмной энергии — дирижёров расширения Вселенной. Метод дополняет наблюдения древнего света от Большого взрыва, но идёт иным путём. Ключ к синхронности — скорость света, единая для волн и вспышек. Сами идеи расширения заложили Эдвин Хаббл и Жорж Леметр, а чёрные дыры предсказал Карл Шварцшильд.

Весь граф →

Событие GW231123: две чёрные дыры общей массой в 236 Солнц впервые доказали, что чёрные дыры промежуточной массы реальны. Раньше их считали лишь гипотезой.

Фантасты часто изображают искривлённое пространство порталом в иные измерения (как в фильме «Интерстеллар»). Реальная же кривизна Вселенной расскажет, будет ли она расширяться вечно, остановится или схлопнется.

D_L(z) = \frac{c(1+z)}{H_0} \times \begin{cases} \frac{\sinh\left(\sqrt{\Omega_k}\chi(z)\right)}{\sqrt{\Omega_k}} & \Omega_k>0 \\ \chi(z) & \Omega_k=0 \\ \frac{\sin\left(\sqrt{-\Omega_k}\chi(z)\right)}{\sqrt{-\Omega_k}} & \Omega_k<0 \end{cases}, \quad \chi(z)=\int_0^z \frac{H_0}{H(z')}dz'
Расстояние по светимости как функция красного смещения для трёх возможных геометрий: гиперболической (Ω_k>0), плоской (Ω_k=0) и сферической (Ω_k<0). Интеграл χ(z) определяет сопутствующее расстояние.
Учёные
Edward WittenJuan MaldacenaFritz ZwickyStephen HawkingJacob BekensteinHenri Poincaré
Понятия
космология гравитационных волн детектирование гравитационных волн gw170817 стандартная сирена LIGO gw190814 телескоп Эйнштейна LIGO, Virgo, KAGRA лиза космический исследователь событие наногравитация измерение постоянной Хаббла GWTC обнаружение двойных звёзд тяньцинь слияние гамма-всплеска дева гигагерц спутник Свифт