Два тяжёлых шара из тёмной пустоты летят навстречу друг другу и бьются точно в лоб. Это не бильярд — это столкновение двух равных чёрных дыр. Удар рождает дрожь самого пространства — гравитационные волны.
Большая часть этой дрожи — низкий гул, который физики называют тормозным излучением. Его спектр почти плоский: на всех частотах энергия примерно одинакова. Но где-то он должен обрываться, и авторы работы догадались, где именно: на самой низкой собственной ноте чёрной дыры, оставшейся после слияния. Эта нота подобна гулу огромного колокола, только вместо бронзы колеблется искривлённое пространство-время.
Из этой догадки родилась простая формула. Она связывает скорость, с которой дыры падают друг на друга, и полную энергию, унесённую волнами. В формуле нет свободных параметров — её не подгоняли под результат. И вот что удивительно: для предельного случая, когда скорость почти достигает световой, формула даёт 13,8% от начальной энергии. Это число практически совпадает с итогами сложнейших компьютерных симуляций — как если бы силу грозы удалось предсказать по одной лишь скорости ветра и не ошибиться.
Так простой аналитический расчёт открывает путь к пониманию самых экстремальных столкновений во Вселенной. Будущие, ещё более точные симуляции помогут проверить модель на скоростях, которые пока недоступны.
Квазинормальные моды чёрной дыры можно сравнить с голосом: каждая дыра «звучит» на своей частоте, и по этому звуку можно узнать её массу и скорость вращения.
В фильме «Интерстеллар» герои летят сквозь искривлённое пространство возле чёрной дыры — как раз туда, где гравитационные волны оставляют свой неизгладимый след.