Почему чёрные дыры в шести измерениях могут взорваться? ✛

Оригинал: "Quasinormal Modes of Gauss--Bonnet Black Holes via the Spectral Method: Scalar, Vector, and Tensor Perturbations"
· Davide Batic, Denys Dutykh
arXiv:2608.06083v1 · 2026-08-06 · CC BY 4.0 · 1 мин
Точный расчёт показал: в шестимерном пространстве чёрная дыра с определённой поправкой к гравитации становится неустойчивой, а в десяти и двадцати шести измерениях её «звон» усиливается.

Когда колокол бьёт, его звон затихает не сразу: волны дрожат в металле и постепенно гаснут. Так же ведёт себя чёрная дыра после слияния с другой дырой — она испускает затухающие гравитационные волны, и их тон зависит от того, как искривлено пространство вокруг. Если у пространства есть скрытые измерения, тон меняется. Учёные рассчитали этот звон для миров с пятью, десятью и даже двадцатью шестью измерениями.

Раньше расчёты были приблизительными, как оценка высоты звука на слух. Теперь применили точный математический метод: разложили колебания по специальным полиномам (как настройщик рояля использует камертон) и получили ответы с 300 знаками после запятой. Это позволило увидеть то, что ускользало от прежних методов.

В шести измерениях чёрная дыра ведёт себя как шарик на вершине холма: если её масса меньше порога, малейший толчок заставляет колебания расти, и дыра теряет устойчивость.

В десяти и двадцати шести измерениях — тех, что нужны теории струн, — частоты звонка усиливаются: в 26 измерениях они выше примерно в 85 раз, чем в нашем четырёхмерном мире. Будущие космические детекторы, такие как DECIGO, могут услышать этот звон. Если услышат — у нас появится прямое доказательство, что у пространства больше измерений, чем мы видим.

Так что колокол чёрной дыры теперь настроен: мы знаем, какие ноты он может издать в разных мирах. Осталось дождаться, когда небо зазвенит в ответ.

В шести измерениях чёрная дыра с гаусс-боннетовской поправкой становится неустойчивой: малейшее тензорное возмущение нарастает, как снежный ком, если масса дыры ниже критического порога. Это единственная размерность, где такое происходит.

В сериале «Интерстеллар» чёрная дыра Гаргантюа показана с высокой точностью, но её колебания не слышны. Наши расчёты могли бы добавить «звон» от высших измерений, который, возможно, уловят будущие детекторы.

GM \leq 158.1 \, \alpha^{3/2}
Масса чёрной дыры (умноженная на гравитационную постоянную) должна быть меньше определённой степени параметра связи α, чтобы возникла неустойчивость.
\nu = \frac{1}{2\pi}\left(\frac{c^3}{GM_\odot}\right)^p \frac{\Omega}{\eta^p}, \quad p = \frac{1}{n-1}
Пересчёт вычисленной безразмерной частоты Ω в герцы для чёрной дыры массы η солнечных масс в размерности D=n+2.
Учёные
Edward WittenJuan MaldacenaStephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyKarl Schwarzschild
Понятия
квазинормальные моды метрика Шварцшильда чёрная дыра Рейсснера-Нордстрёма чёрная дыра Шварцшильда спектроскопия чёрной дыры чёрные дыры в мире браны