В центре многих галактик прячутся чёрные дыры — области с такой сильной гравитацией, что даже свет не может их покинуть. Вокруг них часто кружатся звёзды, и иногда одна из них — пульсар, космический маяк, посылающий строго периодичные радиоимпульсы. Когда такой пульсар в своём движении заходит за чёрную дыру, его сигналы добираются до нас с задержкой. Это не просто опоздание из-за крюка в пространстве — сама вращающаяся чёрная дыра закручивает пространство-время вокруг себя, словно ложка в густом мёде, и увлекает за собой сигнал.
Авторы работы взяли теорию STVG (скаляр-тензор-векторная гравитация) — один из вариантов модифицированной гравитации, который пытается объяснить вращение галактик без привлечения тёмной материи. В этой теории у чёрной дыры появляется дополнительный параметр α, управляющий силой гравитационных векторных сил. Учёные рассчитали, как задержка сигнала зависит от α и от вращения чёрной дыры (спина a). Они расширили известную формулу Лагуны–Вольщана, добавив в неё более тонкие эффекты.
Оказалось, что разные значения α могут заметно изменить время прибытия импульсов — от нескольких микросекунд до долей секунды. Это крохотные сдвиги, но современные радиотелескопы способны их уловить. Осталось найти подходящую пару: пульсар и чёрную дыру, где пульсар регулярно проходит за чёрной дырой. Тогда задержка станет естественной лабораторией для проверки законов гравитации.
Пульсары — это сверхплотные остатки взорвавшихся звёзд, которые вращаются сотни раз в секунду. Их импульсы настолько стабильны, что могут соперничать с атомными часами.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал от внеземной цивилизации приходит через систему чёрных дыр, искажая время и пространство.