Физики сообщили о результатах исследования, которые могут стать важным шагом в изучении чёрных дыр. Анализ одного из самых мощных зарегистрированных сигналов гравитационных волн позволил обнаружить признаки процесса, который, по мнению исследователей, связан непосредственно с областью возле горизонта событий — границы, за которой даже свет уже не способен покинуть чёрную дыру.

Пока речь не идёт о прямом наблюдении горизонта событий. Однако учёные считают, что впервые смогли зафиксировать косвенные следы физических процессов, происходящих практически у самой границы невозврата. Если эти выводы подтвердятся новыми наблюдениями, астрономия получит совершенно новый инструмент для изучения одной из самых загадочных областей Вселенной.

Почему горизонт событий считается недоступным для наблюдений

Горизонт событий представляет собой условную границу вокруг чёрной дыры. Всё, что пересекает её, уже не может вернуться обратно, поскольку скорость убегания становится выше скорости света.

На протяжении десятилетий существование этой границы подтверждалось лишь косвенными расчётами. Учёные определяли её положение, исходя из массы и скорости вращения чёрной дыры, однако непосредственно наблюдать процессы вблизи горизонта событий было невозможно.

Ситуация начала меняться после появления высокоточных детекторов гравитационных волн, которые позволяют регистрировать колебания пространства-времени, возникающие при столкновениях сверхмассивных объектов.

Событие GW250114 стало ключом к исследованию

Основой новой работы стало событие GW250114 — одно из самых мощных слияний чёрных дыр, зарегистрированных в истории гравитационно-волновой астрономии.

Оно произошло 14 января 2025 года и было зафиксировано сразу двумя американскими обсерваториями LIGO, расположенными в Хэнфорде и Ливингстоне.

Согласно расчётам, столкнулись две чёрные дыры массой примерно от 30 до 40 солнечных масс каждая. После их объединения сформировалась новая быстро вращающаяся чёрная дыра.

Как учёные расшифровывают подобные сигналы

В отличие от традиционных астрономических наблюдений, исследователи не получают готовое изображение происходящего. Детекторы фиксируют лишь крайне слабые колебания пространства-времени.

Чтобы понять природу события, специалисты заранее создают огромное количество компьютерных моделей различных сценариев столкновения чёрных дыр. Затем реальные данные сравниваются с результатами этих симуляций, и по степени совпадения определяется наиболее вероятная картина произошедшего.

Именно поэтому любые выводы о внутренних процессах остаются интерпретацией, основанной на современных физических моделях.

Что нового удалось обнаружить

После слияния чёрная дыра начинает испускать затухающие гравитационные волны. Этот процесс напоминает колебания колокола после удара и называется режимом квазинормальных мод. Частота таких колебаний определяется массой и скоростью вращения образовавшейся чёрной дыры.

Однако при изучении события GW250114 исследователи обнаружили ещё один, значительно более слабый компонент сигнала. Его характеристики совпадают с теоретически предсказанной так называемой прямой гравитационной волной.

Согласно существующим моделям, такой сигнал должен возникать в непосредственной близости от горизонта событий, где пространство-время испытывает экстремальное искривление. Предполагается, что эта волна быстро затухает под воздействием сильного гравитационного поля и эффекта гравитационного красного смещения.

Авторы исследования отмечают, что обнаруженный компонент обладает достаточно высокой статистической значимостью, чтобы рассматривать его как возможное проявление именно этого эффекта.

Почему открытие может оказаться очень важным

Если аналогичные сигналы удастся обнаружить и при анализе других слияний чёрных дыр, исследователи смогут получать информацию не только о свойствах уже сформировавшейся чёрной дыры, но и о физических процессах, происходящих практически на границе горизонта событий.

Это откроет новые возможности для проверки общей теории относительности в экстремальных условиях и поможет глубже понять природу сильнейших гравитационных полей во Вселенной.

Впрочем, сами авторы подчёркивают, что пока речь идёт лишь о наиболее вероятной интерпретации данных. Для окончательного подтверждения потребуется изучение новых гравитационно-волновых событий и независимое воспроизведение результатов другими научными группами.