Преди 30 години един млад учен открива странност в гравитационните вълни и бе разбран погрешно. Днес се оказа, че е бил прав

Учен от Япония намери обяснение на странния „фалшив“ сигнал в гравитационните вълни.

Учен от Токийския столичен университет реши дългогодишна загадка, свързана с „дисонанса“ в гравитационните вълни, излъчвани от черните дупки. В продължение на почти 30 години физиците не можеха да разберат защо в изчисленията на един от типовете колебания на черната дупка възникваше грешка – едното от тях „се държеше“ съвсем различно от останалите. Сега, благодарение на прецизната математика и новия подход в теоретичната физика, успя да се установи, че този ефект не е бил грешка, а резултат от резонанса между два специфични колебателни режима.

Черните дупки са обекти с такава плътност, че дори светлината не може да се измъкне от гравитационното им влияние. Въпреки това, учените започнаха да изучават по-задълбочено поведението им едва през последните десет години – с развитието на астрономията на гравитационните вълни. Именно тези вълни регистрират глобалните научни установки като LIGO, Virgo и японската KAGRA: те улавят пулсациите в пространствено-времевия континуум, възникващи при сливането на черни дупки. Това е като ехо от някакви гигантски камбани на Вселената.

През 1997 г. докторантът от Токийския технологичен институт Хисаси Онозава забеляза странност в математическия модел: един от „звуците“ на тази вселенска симфония – един от осцилиращите режими на черната дупка – се открояваше и не се вписваше в общата картина. Тогава мнозина решиха, че това е или грешка, или артефакт на несъвършен метод на изчисление. Но с развитието на технологиите този странен сигнал продължаваше да се появява отново и отново, оставайки необясним.

Решението предложи Хаято Мотохаши, сега доцент в Токийския столичен университет. Той използва прецизни изчисления и съвременна теория, известна като неабелова (или нехермитова) физика – ново направление, изучаващо системи, в които се нарушават класическите симетрии. Оказа се, че „дисонансът“ не е срив, а закономерно следствие от резонанса между два мода. Нещо повече, подобни резонанси не са рядкост, а универсално явление: те се проявяват в различните режими и при различните видове колебания.

Интересно е, че тези явления се проявяват не само в астрофизиката, но и, например, в оптичната физика — само че там взаимодействат не гравитационни, а електромагнитни вълни. Това откритие стана основа за нова научна област — нехермитова гравитационна физика. Тя обещава да даде мощен тласък към по-дълбоко разбиране на данните, които вече се събират от колаборацията LIGO-Virgo-KAGRA, и, възможно е, в бъдеще да позволи да се анализират черните дупки по техните „звукови портрети“ с точност, сравнима с анализа на спектъра на звездите.

Да добавим, че според научния портал IFL Science черните дупки са не само консуматори на материя, но и потенциални енергийни станции на бъдещето.