Gravitatie-echo's kunnen worden veroorzaakt door de botsing van twee zwarte gaten, en kan erop wijzen dat deze objecten volledig nieuwe fysieke eigenschappen hebben. Deze conclusie is door RUDN-natuurkundigen gemaakt na een reeks wiskundige berekeningen. De wetenschappers stellen dat als het bestaan ​​van het echofenomeen wordt bevestigd, astrofysici zouden hun kijk op compacte ruimteobjecten moeten heroverwegen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Fysieke beoordeling D .

Volgens de algemene relativiteitstheorie (GR), elk massief object vervormt de ruimte-tijd. Een soortgelijk effect wordt waargenomen wanneer een zware metalen bal op uitgerekte elastische stof wordt geplaatst. Hoe zwaarder is de bal, des te dieper is de depressie in de stof. evenzo, hoe hoger de massa van een object, hoe meer het de ruimte-tijd vervormt. Zwarte gaten behoren tot de zwaarste objecten in het universum, en daardoor de ruimte-tijd het meest vervormen. Als twee zwarte gaten botsen, zwaartekrachtgolven verspreidden zich vanaf de plaats van aanvaring. Ze zijn te vergelijken met ringen op het water, of geluidsgolven, maar er is één belangrijk bijzonder kenmerk. Zwaartekrachtgolven planten zich niet ruimtelijk voort - ze zijn zelf de oscillaties van ruimte-tijd.

Zwaartekrachtgolven van de botsing van twee zwarte gaten vervallen met de tijd, maar in hun laatste fase, ze kunnen de zogenaamde echo veroorzaken - extra golfverstrooiing. Het kan worden vergeleken met gewone akoestische echo. Het bestaan ​​van zo'n zwaartekrachtecho is nog niet bevestigd, en er zijn verschillende meningen over de mogelijke bron. Een RUDN-fysicus, samen met collega's uit Tsjechië en Rusland, aangenomen dat als het bestaan ​​van gravitatie-echo experimenteel wordt bevestigd, het zou het begin zijn van de nieuwe natuurkunde die aan GR wordt toegevoegd.

Hypothetisch, zwarte gaten kunnen worden beïnvloed door aangrenzende massieve objecten, zoals galactische kernen, accretieschijven, of wolken van materie. Eerder, men geloofde dat zwaartekrachtsgolven zich op deze objecten kunnen verspreiden en een echo kunnen vormen. De auteurs van de studie leverden een wiskundig bewijs dat dergelijke objecten een zeer zwakke echo of helemaal geen echo veroorzaken.

Volgens de berekeningen is voor een conglomeraat van materie om echo te veroorzaken, zijn massa moet op zijn minst vergelijkbaar zijn met de massa van het zwarte gat zelf. Echter, er zijn meestal geen dergelijke zware objecten rond zwarte gaten. Als ze gevonden zijn, zwaartekrachtsgolven van dergelijke zwarte gaten zouden er zelfs in de eerste botsingsstadia anders uitzien.

De tweede mogelijke verklaring zou kunnen zijn specifieke randvoorwaarden op het oppervlak van een zwart gat. Om ze te begrijpen, astrofysici zullen hun kijk op zwarte gaten moeten heroverwegen, en dat kan niet binnen het bestaande GR-kader.

"We hebben aangetoond dat als de echo wordt geregistreerd na de laatste fase van de botsing, het zou niet duiden op het bestaan ​​van een bepaald massief object in de buurt van een zwart gat, maar een reeks nieuwe natuurkundige wetten die de oppervlakken van compacte objecten beschrijven, " zegt Roman Konoplya, een co-auteur van het werk, en een onderzoeksmedewerker van het Training and Science Institute of Gravitation and Cosmology aan de RUDN.