Когда массивные тела движутся с ускорением — скажем, две звезды кружатся друг вокруг друга, — пространство вокруг них не остаётся спокойным. Оно дрожит, как поверхность пруда от брошенного камня. Эти дрожания называют гравитационными волнами. Они уносят энергию прочь, и источник постепенно теряет массу.
Группа физиков во главе с Жоффруа Компером задалась вопросом: как точно подсчитать эту потерю массы? В искривлённом пространстве-времени простые формулы не работают. Они рассмотрели слабые волны вдали от источника — там, где искривление пространства-времени уже невелико. Оказалось, что ключ лежит в мультипольных моментах — это что-то вроде «отпечатков» распределения массы и движения: как быстро вращается объект, насколько он сплюснут, как смещается его центр.
Связав эти отпечатки с колебаниями метрики (так физики называют описание геометрии пространства-времени), авторы вывели потоки зарядов — величины, показывающие, сколько «гравитационного вещества» утекает в волны. Расчёт опирается на адиабатическое приближение: изменения в источнике происходят медленно по сравнению с пролётом волны, словно вы медленно погружаете камень в воду, а круги расходятся быстро.
Итог работы — не просто абстрактная формула. Она связывает то, что можно измерить (как меняется расстояние между детекторами), с тем, что происходит с самим источником волн. Так мы учимся читать историю слияний чёрных дыр по ряби, доходящей до Земли.
Эффект памяти у гравитационных волн настолько слаб, что после прохождения типичной волны от слияния чёрных дыр детекторы должны заметить смещение меньше размера атомного ядра.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетяне кодируют послание в гравитационных волнах — эффект памяти мог бы стать естественным носителем такой информации.