Классическая чёрная дыра — это бездонный колодец: всё, что падает за горизонт, исчезает в точке бесконечной плотности. Но в петлевой квантовой гравитации (одном из подходов к квантовой теории тяготения) эта точка заменяется квантовым «отскоком» — сферой конечного размера, где пространство-время не рвётся, а перестраивается. Такая дыра всё ещё имеет горизонт событий, но внутри — не сингулярность, а переходная поверхность, «радиус отскока».

Авторы работы изучили, как такая квантовая дыра с электрическим зарядом поглощает безмассовые скалярные волны — простейший вид возмущений, вроде звука в вакууме. С помощью численных методов они вычислили спектр поглощения (какую долю падающей волны дыра «проглатывает») для разных частот. Результат напоминает настройку музыкального инструмента: если увеличивать квантовый параметр (делать отскок более выраженным), пики поглощения становятся выше, а провалы — глубже. Это похоже на то, как если бы колокол начинал звенеть громче и чище на одних нотах, но почти замолкал на других.

Совсем иначе ведёт себя электрический заряд дыры: чем он больше (точнее, чем выше отношение заряда к массе), тем слабее поглощение на всех частотах. Заряженная дыра словно становится прозрачнее для волн. Для проверки авторы сравнили свои расчёты с классической заряженной дырой Рейсснера-Нордстрёма (без квантовых поправок) — и нашли условия, при которых их спектры совпадают. Это значит, что иногда квантовую дыру можно спутать с обычной, но в других режимах разница очевидна.

Впервые детально показано, как квантовая структура внутри чёрной дыры влияет на её «слух» — способность поглощать волны. Это шаг к тому, чтобы когда-нибудь уловить отзвук квантовой гравитации в реальных астрофизических данных, например, в гравитационных волнах или излучении от аккреционных дисков.