Маленькая книга о чёрных дырах

Второй вопрос, возникающий в связи с шаблонами, значительно более трудный. Как мы собираемся наблюдать гравитационно-волновые события, которых не предвидели и поэтому не построили для них шаблонов? Есть и другой вопрос, связанный с первым и столь же тревожный: что, если наши теоретические модели предсказываемых событий не вполне верны? Тогда на первый взгляд может показаться, что LIGO – измерительное устройство, отягощенное систематическими ошибками и, возможно, неспособное обнаруживать полностью новые и непредвиденные события. Однако на деле все обстоит вовсе не так ужасно: ведь LIGO использует и методы анализа, не связанные с применением шаблонов, благодаря чему может заметить достаточно «громкую» гравитационную волну, даже если ее форма не соответствует ни одному из шаблонов, хранящихся в базе данных. Подобным же образом, если вследствие неправильностей шаблона проходящая через детектор гравитационная волна лишь частично совпадает с ним по форме, свободный от применения шаблонов анализ при сравнении с шаблоном тут же приведет к появлению так называемых невязок: сигналов, остающихся после вычитания оптимальной версии шаблона, вычисленной по расхождениям с чистым шумом. Проще говоря, шаблоны позволяют нам «слышать» более удаленные события, чем те, которые можно было бы регистрировать без них, и сопоставлять эти сигналы с предсказанными источниками, но они не исключают возможности, что LIGO зарегистрирует аномальный гравитационно-волновой сигнал, чье таинственное происхождение еще потребуется выяснить.

Мы закончим эту главу обсуждением численного моделирования сталкивающихся черных дыр. Такие модели являются ключевым ингредиентом для создания используемых в детекторе LIGO шаблонов. Надо подчеркнуть, что использование численных методов для решения уравнений часто является последним средством, к которому мы прибегаем, когда все аналитические вычисления на бумаге оказались не способны дать адекватное физическое описание явления. Но вспомним, что мы ограничили наше рассмотрение простым случаем столкновений черных дыр в отсутствие вещества, так что уравнения, которые требуется решить, – это знакомые эйнштейновские уравнения поля в вакууме G_µν = 0. Откуда же здесь взяться трудностям?