Физики предложили способ проверить предсказание теории струн

Компьютерное моделирование исследователей показало, что «пушистые» черные дыры, описываемые теорией струн, могут создавать гравитационно-волновой сигнал, который можно измерить при помощи земных обсерваторий.

Теория струн до сих пор остается во многом спорной. Но физики обнаружили, что одно из ее предсказаний уже можно проверить, наблюдая за изменением гравитационно-волнового сигнала от слияния черных дыр

Стивен Хокинг предсказал, что черные дыры могут испаряться за счет испускания теплового излучения. Это явление создает проблему, поскольку испарение подразумевает исчезновение информации, что нарушает законы квантовой механики. Выход есть у сторонников теории струн, в которой классическая черная дыра заменяется «пушистым шаром» из вибрирующих струн. Такое предположение позволяет разрешить парадокс, но это его еще предстоит экспериментально подтвердить. 

Теперь, используя численное моделирование, ученые из Римского университета Сапиенца предсказали, что гравитационно-волновой сигнал, наблюдаемый после столкновения двух таких шаров, может быть использован для подтверждения теории. Когда две черные дыры сливаются, вновь образовавшаяся сущность испускает гравитационные волны и начинает создавать характерный «звон». На Земле детекторы гравитационных волн LIGO и Virgo уловили такие сигналы и подтвердили, что они соответствуют предсказаниям общей теории относительности для классических черных дыр. 

Чтобы исследовать, производят ли слияние «пушистых» черных дыр аналогичные сигналы, подтверждающие теорию струн, физики смоделировали «пушистый шар», который они подвергли квадрупольным возмущениям. Создавая в системе возмущения воздействием извне, команда обнаружила, что начало сигнала гравитационной волны от объекта было похоже на тот спад в интенсивности излучения классической черной дыры, который наблюдается после слияния. 

Однако чуть позже, когда в сигнале осталось всего несколько долгоживущих режимов, амплитуда волны от «пушистого шара» затухала медленнее. Физики связали это с отсутствием четко определенного горизонта событий для объекта. Они также обнаружили, что в более позднем сигнале преобладали «отголоски» исходного сигнала, которые порождали остатки излучения, захваченные «пушистым шаром». По словам исследователей, сигнал от такого объекта может быть достаточно сильным, чтобы его можно было обнаружить с помощью современных детекторов гравитационных волн.

Статья об открытии опубликована в журнале Physical Reveiw D.