Учёные будут искать «новую физику» в следах столкновений гравитационных волн и чёрных дыр

Гравитационные волны, проходящие через сверхмассивные чёрные дыры и центры крупных скоплений галактик, должны сохранять следы взаимодействий с подобными объектами, выходящие за пределы теории относительности и других основ Стандартной модели. Об этом пишет ТАСС со ссылкой на данные исследования американских астрономов.

Гравитационные волны представляют собой колебания пространства-времени, источником которых являются массивные объекты, движущиеся с меняющимся ускорением. Несмотря на то, что существование таких волн более ста лет назад было предсказано Альбертом Эйнштейном, зафиксировать их впервые учёным удалось только в 2015 году. Обнаружение гравитационных волн является важным подтверждением общей теории относительности. В настоящее время для этого задействованы четыре исследовательских проекта, два из которых ведутся в США (LIGO), один в Италии (VIRGO) и один в Японии (KAGRA).

За последние годы физикам удалось зафиксировать десятки всплесков гравитационных волн, источники которых располагаются в сотнях миллионов световых лет от нашей планеты. Стоит отметить, что отсутствие видимых противоречий между результатами наблюдений разных групп исследователей, теорией относительности и другими основами Стандартной модели не позволяет космологам дать обоснование существования тёмной материи, тёмной энергии и других явлений, которые выходят за пределы данной теории.

Новое исследование космологов может оказаться полезным в поиске следов явлений, выходящих за пределы Стандартной модели. Учёные сумели посчитать, каким образом изменяется структура гравитационных волн, когда они взаимодействуют с космическими объектами, обладающими огромной массой и плотностью. В ходе исследования удалось установить, каким образом будут изменяться свойства гравитационных волн при столкновении с массивными объектами, если на них не действуют ограничения Стандартной модели. Согласно полученным данным, гравитационные волны будут вести себя необычно при взаимодействии с крупными сверхмассивными чёрными дырами. Это необычное взаимодействие выражается в образовании разных форм гравитационного «эха», появлении искажений и возникновении других изменений.

Учёные пришли к выводу, что в случае, когда источник гравитационных волн и чёрная дыра располагаются относительно близко к Млечному Пути, многие из упомянутых изменений могут улавливаться инструментами проектов LIGO и VIRGO. Если же таких свойств у волн, прошедших через окрестности массивных объектов, нет, то поле поисков «новой физики» может быть существенно сокращено. Благодаря этому учёные планируют узнать некоторые свойства частиц тёмной материи и природу тёмной энергии.