Ученые Рочестерского технологического института разработали новые модели слияния черных дыр с сильно различающимися массами, которые могут помочь в работе детекторов гравитационных волн следующего поколения. Профессор RIT Карлос Лусто и научный сотрудник Джеймс Хили из Школы математических наук RIT описывают эти рекордные модели в новой статье Physical Review Letters.
По мере того, как ученые разрабатывают более совершенные детекторы, такие как космическая антенна лазерного интерферометра (LISA), им потребуется более сложное моделирование для сравнения сигналов, с которыми они получают. Моделирование вычисляет свойства объединенных черных дыр, включая конечную массу, вращение и скорость отдачи, а также максимальную частоту, амплитуду и яркость гравитационных волн, создаваемых слияниями.
«Сейчас мы можем наблюдать только черные дыры сопоставимых масс, потому что они яркие и генерируют много радиации», — сказал Лусто. «Мы знаем, что должны быть черные дыры очень разных масс, к которым у нас нет доступа в настоящее время с помощью современных технологий, и нам потребуются эти детекторы третьего поколения, чтобы их найти. Чтобы мы могли подтвердить, что наблюдаем дыры этих разных масс, нам нужны эти теоретические прогнозы, и это то, что мы обеспечиваем с помощью этого моделирования».
Ученые из Центра вычислительной теории относительности и гравитации RIT создали серию симуляций, показывающих, что происходит, когда черные дыры все более и более различающихся масс — с рекордным соотношением 128: 1 — обращаются по орбите 13 раз и сливаются.
«С вычислительной точки зрения, это действительно проверка пределов нашего метода решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна на суперкомпьютерах», — сказал Лусто. «Это доводит до такой степени, что ни одна другая группа в мире не смогла приблизиться к этому. Технически очень сложно обращаться с двумя разными объектами, такими как две черные дыры, в данном случае один в 128 раз больше другого».
