Исследователи из Университета Нагои предложили инновационный подход для проверки одной из фундаментальных гипотез о чёрных дырах — так называемую теорему об отсутствии дополнительных характеристик. Данный метод позволит выявить наличие неизвестной материи рядом с горизонтом событий и отличить стандартную чёрную дыру от объекта с нестандартными свойствами.

Согласно принципам теории гравитации, изолированная чёрная дыра в astrophysical условиях должна описываться лишь двумя параметрами: массой и угловым моментом вращения. Эта концепция известна как теорема об отсутствии дополнительных свойств. Хотя электрический заряд теоретически также входит в описание, на практике он быстро рассеивается в космической среде.

Проверка этой гипотезы становится возможной в момент столкновения двух чёрных дыр. Образовавшийся объект вибрирует и излучает гравитационные волны, интенсивность которых постепенно снижается. Этот процесс, называемый рингдауном, сравним с затухающим звоном колокола.

Для обычной вращающейся чёрной дыры параметры колебаний определяются её массой и вращением. Однако наличие дополнительной материи возле горизонта может незначительно изменить спектр сигнала. Сложность состояла в том, что разные гипотетические модели по-разному влияют на характеристики волн, требуя отдельного анализа каждого случая.

Авторы разработки предложили универсальный математический подход для расчёта таких отклонений. Они смоделировали дополнительные свойства как анизотропную материю, добавленную к классическим моделям чёрных дыр. Исследователи установили связь между поведением света вблизи горизонта и характерными частотами излучаемых волн.

Расчёты выявили ключевую закономерность: дополнительная материя изменяет частоту и скорость затухания неравномерно. Соотношение этих изменений зависит от объёма вещества и распределения давления. Анализируя характер этого сдвига, можно не только обнаружить наличие скрытых свойств, но и определить характеристики материи, их создающей.

Для вращающихся объектов появляется дополнительный измеримый эффект. Излучение, движущееся с направлением вращения, и излучение, движущееся против него, воздействуют на волны различным образом. Расчёты демонстрируют, что дополнительные структуры аналогично по-разному влияют на частотные параметры. Конкретный результат зависит от типа предполагаемой материи.

Метод был апробирован на трёх известных теоретических моделях, в результате чего получены универсальные формулы для определения отклонений от стандартных моделей. Исследование было впервые опубликовано в марте 2026 года с последующими уточнениями.

На настоящий момент это остаётся исключительно теоретическим инструментом. Учёные пока не обнаружили доказательств существования скрытых свойств у реальных чёрных дыр и не зафиксировали отклонений от теории гравитации. Напротив, самые современные наблюдательные данные соответствуют стандартной модели.

Наиболее показательным примером стал гравитационно-волновой сигнал, зарегистрированный детекторами в январе 2025 года. Сигнал оказался исключительно интенсивным и позволил выделить несколько компонентов послеслияния. Их характеристики совпали с предсказаниями для вращающейся чёрной дыры в рамках экспериментальной погрешности.

Предложенный метод нацелен на будущие наблюдения, когда чувствительность детекторов позволит анализировать затухающие волны с гораздо большей точностью. Если в какой-то момент измеренные параметры начнут систематически расходиться с расчётами, эта методология позволит установить причину расхождения — наличие окружающей материи, необычные структуры возле горизонта или возможные отклонения от известных законов физики.