LISA может оценить плотность диска и приток газа к чёрной дыре

Учёные просчитали, как будет выглядеть сигнал от небольшой компактной пары, которая постепенно погружается в диск вокруг сверхмассивной чёрной дыры. Такой объект по пути испытывает дополнительное воздействие газа — своего рода «боковой толчок», меняющий его орбиту и оставляющий след в гравитационных волнах. Исследователи использовали релятивистские модели, то есть учитывали сильную гравитацию рядом с чёрной дырой, и проверяли не одну идеальную оценку, а целый набор возможных значений параметров с помощью байесовского анализа — метода, который сопоставляет данные с разными вариантами устройства системы.

Главная техническая деталь в том, что плотность диска и скорость притока вещества влияют на сигнал по-разному. Поэтому их, судя по расчётам, можно разделить и оценивать одновременно, а не сводить к одному неопределённому эффекту. Это важно, потому что более простые прогнозы на основе ньютоновской физики давали слишком ограниченный вывод и не позволяли надёжно восстановить оба свойства.

Авторы отдельно проверили популярное упрощение — приближение Фишера, где сложность измерения оценивают по малым изменениям сигнала около одного лучшего варианта. Для таких систем оно оказалось ненадёжным: реальные допустимые варианты параметров могут быть устроены сложнее, чем предполагает эта схема. Более точный расчёт показывает, что наблюдения могут дать сведения о питании чёрной дыры на расстояниях порядка долей микропарсека, где гравитация особенно сильна. В будущем эти данные также можно будет сопоставлять с каталогами активных галактик, чтобы искать галактику-хозяина события и использовать такие источники для проверки космологических моделей.