Ученые провели вычисления столкновений черных дыр с рекордной точностью

Группа международных ученых, возглавляемая профессором Яном Плефкой из Берлинского университета имени Гумбольдта и доктором Густавом Могуллом из Лондонского университета Королевы Марии, добилась рекордной точности при расчетах взаимодействий между черными дырами и нейтронными звездами. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature. Новое исследование определяет новые стандарты при моделировании столь сложных и экстремальных космических явлений, как столкновения массивных объектов.

Авторы исследования применили методы, позаимствованные из квантовой теории поля, чтобы рассчитать параметры пятого пост-минковского порядка. Этот показатель играет ключевую роль при определении углов рассеяния, энергии, излучаемой при столкновениях, и получаемого импульса. Неожиданностью стало появление в расчетах сложных математических структур — периодов многообразий Калаби-Яу из области теории струн. Ранее такие структуры рассматривались как чисто теоретические объекты, но теперь они нашли применение в моделях реальных астрофизических процессов.

Исследование подчеркнуло значимость передовых вычислений для работы современных и будущих детекторов гравитационных волн, таких как LIGO и LISA. Чем точнее теоретические модели, тем надежнее ученые смогут расшифровывать сигналы, поступающие с таких приборов. Особенно это важно для изучения систем с эллиптическими орбитами, когда черные дыры движутся с огромной скоростью.

Использование суперкомпьютеров позволило провести огромный объем расчетов, что было невозможно ранее. Такой подход открыл новые возможности не только для астрофизики, но и для других областей физики, в том числе исследований на коллайдерах. Как отмечают участники проекта, теперь абстрактная математика тесно переплетается с реальными физическими явлениями, что может привести к новым открытиям.

Ученые продолжают работу над более сложными вычислениями и считают, что открытие связи между теорией струн и астрофизикой поможет глубже понять процессы формирования галактик и эволюцию космических объектов. В то же время требуется дальнейшее изучение, чтобы оценить универсальность обнаруженного подхода, пишет InnovaNews.