Черные дыры являются одними из самых загадочных объектов во Вселенной, и тем не менее они до сих пор ускользают от наблюдений, поскольку их гравитация является настолько мощной, что даже свет не может покинуть их пределов. Чтобы обнаружить в космосе черные дыры астрономы обратились к бурно развивающейся сегодня области науки, называемой гравитационно-волновой астрономией.

Гравитационные волны представляют собой искажения, или рябь, пространства-времени, возникающие в результате движения массивных объектов. В 2015 г. астрономы впервые зарегистрировали движение гравитационных волн при помощи детекторов наземной обсерватории Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), расположенной на территории США. В этом случае волны были сформированы при столкновении двух массивных черных дыр, образующих двойную систему.

Используя обсерваторию LIGO и другие методы наблюдения, в новом исследовании астрономы хотят нарисовать более полную картину природы черной дыры – в частности, описать черные дыры, относящиеся к малоизученной категории черных дыр промежуточной массы.

«Когда я присоединился к команде LIGO, я понял, что те годы, которые я провел, создавая модели черных дыр на основе принципов Общей теории относительности, прошли не зря, и теперь мои результаты могут быть использованы для разработки новой стратегии поиска черных дыр промежуточной массы», — сказал Каран Яни (Karan Jani), астрофизик из Университета Вандербильда, США, и главный автор нового исследования.

В своей работе Яни и его коллеги показывают, что эксперимент LIGO, чувствительный к гравитационным волнам относительно высоких частот, и будущая космическая миссия LISA [Laser Interferometer Space Antenna], воспринимающая более низкие гравитационно-волновые частоты, могут быть эффективно использованы совместно для обнаружения черных дыр промежуточной массы.

В настоящее время астрономы обнаружили большое число черных дыр звездной массы, возникающих при коллапсе массивных звезд, а также сверхмассивных черных дыр, лежащих в центрах галактик, однако до сих пор ученым не удалось провести надежные наблюдения средних по размеру черных дыр. В этих поисках важно проводить наблюдения гравитационных волн в различных частотных диапазонах — не только в высоком (LIGO), но также и в низком (LISA), что подобно прослушиванию музыки, исполняемой целым многоголосым симфоническим оркестром, вместо одних лишь высоких частот одинокой скрипки, добавляет Яни.