Бросьте камешек в пруд — по воде разойдутся круги. Нечто подобное происходит с черной дырой после столкновения с другой дырой: она испускает гравитационные волны — рябь пространства-времени, напоминающую затухающий звон колокола. У этого звона есть четкий набор частот, зависящий только от массы и вращения дыры, — как высота звука камертона определяется его размером.
Но откуда берутся эти частоты? Давно известно, что они связаны со световым кольцом — невидимой границей вокруг черной дыры, где фотоны могут бесконечно кружить, не падая внутрь. Авторы статьи пошли дальше: они показали, что это кольцо ведет себя как нагретый предмет. Если мысленно поместить туда крошечную струну, она ощутит тепло, словно рядом с горячей батареей. Температура этого «отопления» задается тем, насколько быстро световые лучи разбегаются с кольца, — как капли с раскаленной сковороды.
Звон черной дыры в такой картине — это отклик горячего светового кольца на встряску. Как если бы ударили по теплой железной пластине, и она загудела на своих собственных частотах. Ученые вывели частоты звона двумя способами: проследили за дрожанием воображаемой струны у кольца и рассчитали, как тепловая система отзывается на толчок. Результаты совпали с известными формулами, но теперь у них появился простой физический смысл.
Световое кольцо черной дыры в 2,5 раза шире ее горизонта событий — той границы, откуда ничто не возвращается. Для дыры с массой Солнца это кольцо диаметром около 15 километров.
В фильме «Интерстеллар» световое кольцо показано как яркий обод вокруг тени черной дыры — тот самый «огненный круг», который на самом деле может быть тепловым источником гравитационных волн.