Черные дыры оказались лысыми
Перефразировав ее в зрительно понятной форме астрофизик Джон Уилер полвека назад сказал, что у черных дыр нет волос, они одинаково лысые. Эта метафора понравилась журналистам и с тех пор описанную выше гипотезу так и называют: «Теорема об отсутствии волос» (No-hair theorem).
Хотя ее суть кажется простой и понятной, формальное доказательство математическими методами оказалось делом непростым. Хотя за него в последние десятилетия брались многие теоретики, включая знаменитого Стивена Хокинга, успех тут пока не достигнут.
Группа астрофизиков попыталась подойти к этой проблеме с иной стороны, проанализировав данные о гравитационных волнах, зарегистрированных детектором LIGO при их первом обнаружении в 2015 году. Тогда детектор «поймал» гравитационные волны, возникшие в результате слияния крупных черных дыр, вероятно сопоставимых по массе с той, что находится в центре нашей галактики.
После этого слияния только что образовавшаяся большая черная дыра колебалась в течение нескольких миллисекунд, испуская гравитационные волны, подобно тому, как вибрирующий колокол испускает звуковые волны, прежде чем утихнуть.
Сливающиеся черные дыры испускают гравитационные волны не на одной частоте, а с дополнительными короткоживущими частотами, известными как обертоны — примерно как колокол или гитарная струна.
Измерение основной частоты и одного обертона позволило исследователям сравнить наблюдаемую картину с прогнозом для «лысой» черной дыры. Результаты измерений совпали с прогнозируемыми в пределах 20 процентов.
Исследователи также рассчитали массу и период вращения получившейся черной дыры, используя только волны, излученные после слияния. Цифры согласуются со значениями, оцененными по всему событию — включая кружение дыр по сходящимся траекториям — и таким образом укрепляют идею о том, что поведение новой черной дыры полностью определяется ее массой и скоростью вращения.
Это не является строгим доказательством гипотезы, но подводит нас к мысли о ее правильности.
Ознакомиться с подробностями можно в статье, опубликованной в Physical Review Letters.
