Впервые зафиксирован сигнал от горизонта событий черной дыры

Международная группа астрономов сообщила о первом наблюдении особого компонента гравитационных волн, который несет прямую информацию о горизонте событий черной дыры. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature и основаны на анализе события GW250114 – самого мощного столкновения черных дыр, зарегистрированного обсерваторией LIGO.

Горизонт событий часто называют «точкой невозврата»: после пересечения этой границы ни свет, ни материя, ни какая-либо информация больше не могут покинуть область внутри черной дыры. Несмотря на фундаментальное значение горизонта событий для современной физики, его свойства до сих пор изучались преимущественно косвенными методами. Новое исследование открывает возможность получать сведения о процессах в непосредственной близости от этой границы через анализ гравитационных волн.

Новый тип сигнала после слияния черных дыр

Сигнал GW250114 был зарегистрирован в январе 2025 года во время слияния двух черных дыр массой около 34 и 32 масс Солнца. Это событие стало самым громким источником гравитационных волн из когда-либо обнаруженных. В результате столкновения образовалась новая черная дыра массой примерно 63 солнечные массы.

Анализ данных позволил обнаружить так называемую «прямую волну» – ранее предсказанный теоретиками компонент гравитационного сигнала. По словам исследователей, это фактически последний сигнал, возникающий в момент формирования новой черной дыры, прежде чем все процессы оказываются скрыты за горизонтом событий.

В отличие от хорошо известных колебаний пространства-времени после слияния черных дыр, прямые волны связаны с процессами, происходящими непосредственно вблизи горизонта событий. Обнаруженный сигнал представляет собой затухающую осцилляцию, частота которой определяется скоростью вращения горизонта событий, а скорость затухания зависит от поверхностной гравитации черной дыры.

Наблюдения показали соответствие этих характеристик предсказаниям общей теории относительности для вращающейся черной дыры Керра.

Окно в физику экстремальной гравитации

Исследователи отмечают, что прямые волны могут стать новым инструментом изучения сильной гравитации и проверки общей теории относительности в экстремальных условиях.

Благодаря новому методу ученые получили возможность измерять такие фундаментальные свойства остаточной черной дыры, как скорость вращения горизонта событий и поверхностная гравитация. Кроме того, прямые волны могут помочь в изучении эффекта «увлечения пространства-времени», при котором вращающаяся черная дыра буквально увлекает за собой окружающее пространство-время.

Астрономы уже выполнили предварительную оценку характеристик образовавшейся черной дыры, однако подчеркивают, что для более точных выводов потребуются усовершенствованные модели сигналов и анализ новых событий. В будущем исследователи планируют искать прямые волны и в других столкновениях черных дыр.

Открытие знаменует новое направление в гравитационно-волновой астрономии и позволяет получать информацию о процессах, происходящих в непосредственной близости от горизонта событий черных дыр. Если результаты подтвердятся на других наблюдениях, прямые волны могут стать первым инструментом для систематического изучения процессов, происходящих у самого горизонта событий черной дыры – одной из самых загадочных границ во Вселенной.