Можно ли предсказать орбиты черных дыр

Траектории трех черных дыр, вращающихся вокруг друг друга, могут быть рассчитаны на основе их положения и скорости в один и тот же момент времени. Но в некоторых случаях орбиты настолько зависят от положения черных дыр, что возникает квантовая неопределенность. Поэтому орбиты черных дыр невозможно просчитать, говорит астрофизик Тьярда Бекхолт.

Подобная чувствительность к начальным условиям известна как хаос, а новое исследование предполагает, что в случае с тремя черными дырами «квантовая механика фиксирует хаос вселенной на фундаментальном уровне», — говорит астрофизик Натан Ли из Университета де Консепсьон в Чили, который не принимал участия в исследовании.

В хаотических системах едва заметные изменения могут привести к совершенно разным результатам. Классический пример — бабочка, взмахивающая крыльями и влияющая на погоду так, что это приводит к появлению торнадо в другой части света, которого без бабочки бы не случилось. Этот хаос проявляется и в формировании орбит трех черных дыр, а также других систем, состоящих из трех или более объектов. Это затрудняет вычисление подобных орбит — проблема трех тел.

Чтобы проверить предсказуемость движения черных дыр, Бекхолт из Университета Коимбры в Португалии и его коллеги провели компьютерное моделирование, в которых орбиты сначала предсказывались, а затем предсказания проверялись «откатом» назад. Исследователи смоделировали орбиты до некой конечной точки в будущем, отстоящей от настоящего дня на десятки миллионов лет. Затем они «перематывали» симуляцию назад, чтобы увидеть, оказались ли черные дыры в исходных точках.

Конечно же, компьютерное моделирование имеет ограниченную степень точности. Исследователи обнаружили, что примерно в 5% случаев три черные дыры не возвращались в те же точки. Это означает, что даже если вы установили местоположение и орбиту черных дыр, вы не можете вычислить, откуда они взялись.

Полученный результат — сугубо теоретический и не может быть применен к настоящим черным дырам, говорит астрофизик Николас Стоун из Еврейского университета в Иерусалиме. Но это не умаляет важности исследования: «Это все еще довольно интересно с концептуальной точки зрения».