Оказалось, причина — в резонансе двух особых «тонов», которые возникают, когда черная дыра „звучит“, как колокол.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Черные дыры — объекты настолько плотные, что даже свет не может вырваться из их гравитационных объятий. Но только в последние 10 лет, благодаря детекторам LIGO, Virgo и KAGRA, мы научились улавливать их «голоса» — колебания пространства-времени, которые они создают.

Еще в 1997 году аспирант Токийского технологического института Хисаси Оносава обнаружил странность в расчетах: один из «тонов» черной дыры вел себя не так, как остальные. Ученые думали, что это ошибка вычислений, но даже с появлением мощных компьютеров аномалия оставалась необъяснимой.

Спустя 30 лет профессор Хаято Мотохаши из Токийского столичного университета нашел ответ. Он применил точные расчеты и новую теорию неэрмитовой физики.

Оказалось, что «фальшивая нота» — не ошибка, а результат резонанса двух разных колебаний черной дыры.

Более того, такой эффект встречается нередко — просто раньше его не замечали.

Это открытие не только проясняет природу гравитационных волн, но и связывает физику черных дыр с другими науками, например, с оптикой. Теперь у ученых есть новый инструмент — неэрмитову гравитационную физику, которая поможет глубже понять данные LIGO и других обсерваторий.

Это исследование — не просто решение абстрактной математической задачи. Оно:

• Помогает точнее расшифровывать сигналы от черных дыр — как если бы мы настраивали приемник для четкого звучания далекой радиоволны.
• Открывает путь к новым методам анализа — резонансы могут оказаться «подписью» определенных типов черных дыр или даже экзотических объектов вроде кротовых нор.
• Связывает разные области физики — тот же эффект встречается в лазерах и квантовых системах, а значит, открытие может пригодиться и в технологиях.

Ранее ученые опровергли устоявшееся мнение относительно того, какой на самом деле должна быть форма черной дыры.