Sciencemag.cz
Related Articles
Černé díry při výraznější interakci s okolím začnou „zvonit“ (vibrovat) v charakteristickém vzoru, tzv. kvazinormálních módech: to jsou vlny v časoprostoru („narušení původního narušení časoprostoru“), které produkují dále detekovatelné gravitační vlny. Při událostech, jako je sloučení černých děr, mohou být tyto vlny dostatečně silné, aby je bylo možné detekovat ze Země, což nabízí jedinečnou příležitost změřit hmotnost a tvar černé díry. Přesný výpočet těchto vibrací pomocí teoretických metod se však ukázal jako velká výzva, zejména u vibrací, které rychle slábnou.
To inspirovalo tým vědců z Kjótské univerzity k vyzkoušení nové metody výpočtu vibrací černých děr. Použili matematickou techniku zvanou přesná Wentzel-Kramers-Brillouinova analýza (WKB).
Tato metoda umožnila výzkumnému týmu sledovat vlnové vzorce velmi podrobně, a to i v oblastech, které jsou obtížně analyzovatelné jinými existujícími metodami. Jejich přístup zahrnoval zkoumání prostoru v blízkosti černé díry jeho rozšířením do oblasti komplexních čísel, čímž odhalili bohatou strukturu geometrie černé díry. To zahrnovalo i matematický jev Stokesových křivek (poznámka: pro další dohledávání viz také Stokesova věta), které označují místa, kde se povaha vlny náhle mění.
Výsledky ukázaly, že nově vyvinutá metoda přesně zachycuje frekvenční strukturu rychle slábnoucích vibrací. To dokazuje sílu WKB jako praktického nástroje pro propojení teoretických předpovědí s dat získanými pozorováním.
Do budoucna plánuje výzkumný tým rozšířit svůj přístup na rotující černé díry a prozkoumat použití přesné WKB analýzy ve studiích souvisejících s kvantovými gravitačními efekty.
Taiga Miyachi et al, Path to an exact WKB analysis of black hole quasinormal modes, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/1gmr-9f1g
Zdroj: Kyoto University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
