В недавнем исследовании учёный из Принстонского университета провёл первое нелинейное исследование слияния имитаторов чёрных дыр с целью лучше понять природу сигналов гравитационных волн, излучаемых этими объектами. Эти данные могут помочь более точно идентифицировать чёрные дыры и аналогичные экстремальные объекты.
Черные дыры-имитаторы — это гипотетические астрономические объекты, которые имитируют черные дыры, особенно в отношении их гравитационно-волновых сигналов и влияния на окружающие объекты. Однако, в отличие от черных дыр, у них отсутствует горизонт событий.
Опубликованное в Physical Review Letters исследование посвящено особому типу имитаторов чёрных дыр, известному как бозонные звёзды. Основное отличие этих звёзд от чёрных дыр заключается в характеристиках гравитационных волн, испускаемых при их столкновении и слиянии.
Бозонные звёзды состоят из скалярных бозонов, таких как гипотетические аксионы — частицы без спина, то есть без собственного углового момента. Эти скалярные поля формируют гравитационно связанную, стабильную конфигурацию без необходимости сильного взаимодействия.
Предыдущие исследования показали, что слияние двойной системы бозонных звёзд приводит к возникновению гравитационно-волновых сигналов, представляющих собой рябь в пространстве-времени, вызванную бурными процессами. Однако эти сигналы практически идентичны сигналам, возникающим при коллапсе черной дыры или после её слияния, независимо от внутренней структуры имитатора черной дыры.
Различие в излучаемых гравитационно-волновых сигналах проявляется спустя определённое время, необходимое для пересечения светом внутренней части имитатора. Это время представляет собой период, необходимый для прохождения света через диаметр объекта. Для имитатора черной дыры этот процесс характеризуется периодическими всплесками так называемого «гравитационного эха».
Исследование показало, что сигнал кольцевого спада гравитационных волн включает всплескоподобный компонент с отличными свойствами, а также долгоживущий гравитационно-волновой компонент. Ни один из этих компонентов не наблюдается при обычном слиянии и коллапсе двойной чёрной дыры.
Это открытие может стать ориентиром для будущих исследований гравитационных волн, направленных на проверку парадигмы поведения черных дыр. Кроме того, исследование выявило, что время всплесков зависит от размера меньшей бозонной звезды, участвующей в слиянии.
Источник: iXBT
