Астрофизики из РУДН нашли более простой подход к описанию черных дыр
В общей теории относительности движение любого массивного тела порождает «пространственно-временные ряби» — гравитационные волны. Впервые они зафиксированы в 2015 году и представляют собой отголосок слияния двух черных дыр — областей пространства-времени с таким большим притяжением, что ни один объект, даже движущийся со скоростью света, не может их покинуть.
Обнаружение гравитационных волн привело к пересмотру старых теорий, объясняющих строение и характеристики черных дыр, и созданию новых. Оказалось, что уравнения Эйнштейна не всегда дают верное решение. Возникли обобщенные теории, призванные решить фундаментальные вопросы, главные из которых – проблемы темной материи и темной энергии, а также построение квантовой теории гравитации.
В ожидании новых наблюдений гравитационных волн теоретики анализируют существующие эффекты с позиции различных теорий гравитации. Ученые сталкиваются с рядом проблем, и одной из главных стала сложность решений: требуется обработка большого массива данных, емкое численное интегрирование, и, кроме того, не всегда свойства разных частей пространства-времени характеризуются одной функцией. Черные дыры описываются «элегантными» уравнениями только в теории Эйнштейна — самой простой и обладающей рядом свойств симметрии (то есть зная их решение в одной точке, можно автоматически определить решение и в некоей другой, симметричной ей). В альтернативных теориях такого нет: для описания черных дыр необходимо решение сложных уравнений, труд больших коллективов и применение суперкомпьютеров.
Любое уравнение, описывающее объект или явление, включает в себя нескольких членов, каждый из которых соответствует определенному параметру системы и связан с основными, относительно постоянными характеристиками (например, массой или зарядом). Эта связь может оказаться очень сложной, и часто специалисты стараются обойти ее с помощью допущений и приближений. Так, ученые РУДН в своей работе показали, что для некоторых неэйнштейновских теорий можно значительно упростить решение. Сравнивая предсказанные и реально наблюдаемые результаты, они обнаружили, что вклад некоторых членов, нарушающих элегантную симметрию, очень мал, а потому ими можно пренебречь. Проверить, верно ли такие упрощенные теории описывают космический объект, несложно: нужно подставить в уравнение характеристики системы на более раннем этапе ее развития и посчитать, какой она станет в наши дни. Получив результат для ее положения, излучения или другого измеряемого параметра, мы сравним его с реальными данными. В случае их совпадения можно считать, что упрощенное уравнение верно.
Астрофизики РУДН наметили путь решения еще одной проблемы. Что, если истинная теория гравитации нам пока не известна? В таком случае при описании черных дыр необходимо применять уравнения, учитывающие параметры, которые используются в каждой конкретной теории. Их решения также связаны со сложными и трудоемкими вычислениями, а описанный подход обещает их значительное упрощение.
«Результаты нашей работы окажутся полезными не только при исследовании процессов излучения черных дыр, но и при проверке теоретических предсказаний и теории Эйнштейна вообще», — заключает Роман Конопля, один из авторов статьи, научный сотрудник Учебно-научного центра гравитации и космологии РУДН.
Законы существования черных дыр отличаются от знакомых нам из классической и квантовой физики; более того, до сих пор до конца не ясно, насколько верно мы их понимаем. Изучение черных дыр позволит вывести закономерности развития Вселенной и предсказать ее судьбу.
Результаты работы опубликованы в Physical Review D.
Личинки мухи «чёрная львинка» в мире все чаще используются для утилизации отходов. Ученые института экологии РУДН поставили перед собой амбициозную задачу: понять, как тот или иной набор микроорганизмов в кишечнике личинок влияет на эффективность переработки разных видов отходов и как меняется состав микробиома в зависимости от условий питания. Никита Митькин — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник института экологии РУДН, рассказал о первых результатах этого трехлетнего исследования. В частности, ученые доказали, что набор микроорганизмов микробиома способен перестраиваться. Теперь предстоит установить, какие именно изменения являются функционально полезными и можно ли воспроизвести их целенаправленно, «запрограммировав» личинок чёрной львинки на переработку определенного вида сырья.
Коллектив института инженерных инновационных технологий РУДН под руководством старшего научного сотрудника Михаила Юрьевича Задорожного получил грант университета на разработку и исследование прототипа металлогидридной системы для аккумулирования энергии. Проект поддержан в рамках конкурса 2026 года на выполнение НИР/НИОКР научными коллективами под руководством молодых учёных.
Попробовать поискать ответ на вопрос, а почему происходит то или иное явление, — это уже наука, заявил на Фестивале науки в РУДН Фёдор Оцелюк, студент аграрно-технологического института. По его словам, разница между школьниками, студентами и настоящими учёными вовсе не в гениальности, а лишь в понимании того, «куда нести свой вопрос». Преподаватели и студенты дали советы будущим учёным, с чего именно начать путь в науку, как обрести единомышленников и стать частью научного сообщества.