Los astrofísicos de la RUDN han sugerido un enfoque para simplificar los cálculos de los efectos observables en la vecindad de los agujeros negros a los que no se aplica el aparato matemático de la teoría de la relatividad clásica de Einstein. Los resultados del trabajo fueron publicados en Revisión física D . Según la teoría de la relatividad general, el movimiento de cualquier cuerpo masivo provoca la aparición de ondas espacio-temporales llamadas ondas gravitacionales. Se registraron por primera vez en 2015. Las ondas gravitacionales son ecos de la fusión de objetos gravitacionales masivos como los agujeros negros, áreas del espacio-tiempo donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar.

El descubrimiento de ondas gravitacionales hizo que los científicos reconsideraran las viejas teorías que explican la estructura y las características de los agujeros negros y desarrollen otras nuevas. Las ecuaciones de Einstein resultaron ser incorrectas en algunos casos. Surgieron varias teorías generalizadas en un intento de comprender una serie de cuestiones fundamentales, incluida la materia oscura, energía oscura y gravedad cuántica.

Mientras espera nuevos avistamientos de ondas gravitacionales, Los teóricos analizaron los efectos existentes desde el punto de vista de diferentes teorías de la gravitación. Los científicos se enfrentan a una serie de problemas, y uno de ellos es la complejidad de los cálculos:requieren el procesamiento de enormes matrices de datos y amplias integraciones numéricas, y además, las propiedades de diferentes partes del espacio-tiempo pueden caracterizarse por varias funciones. Los agujeros negros se describen mediante ecuaciones "elegantes" sólo en la teoría de Einstein, que es el más simple y posee ciertas características simétricas (es decir, si uno conoce una solución en un punto, la solución para el otro punto, simétrico al primero, puede determinarse automáticamente). Las teorías alternativas son diferentes. Describir agujeros negros requiere ecuaciones complejas, grandes equipos y supercomputadoras.

Cualquier ecuación que describa un objeto o fenómeno incluye varios miembros. Cada miembro corresponde a un determinado parámetro sistémico y está conectado a las características básicas que son relativamente estables (por ejemplo, masa o carga). Estas conexiones pueden ser muy complejas, y los especialistas a menudo tratan de evitarlos haciendo suposiciones y aproximaciones. Los científicos de la RUDN demostraron en su trabajo que el proceso de solución de ciertas teorías ajenas a Einstein puede simplificarse. Habiendo comparado los resultados esperados y observados, encontraron que el impacto de ciertos miembros que distorsionan la elegante simetría es tan pequeño que puede pasarse por alto. Es fácil verificar si estas teorías simplificadas describen correctamente un objeto espacial ingresando características anteriores del sistema en la ecuación y calculando sus valores actuales esperados. Después del resultado que describe su posición, se obtiene radiación u otro parámetro medible, debe compararse con los datos reales. Si los valores son similares, una ecuación simplificada se considera correcta.

Los astrofísicos de la RUDN esbozaron una forma de resolver un problema más. Es posible que todavía carezcamos de una verdadera teoría de la gravitación. En este caso, al describir agujeros negros, los teóricos tienen que utilizar ecuaciones que tomen en consideración los parámetros de cada teoría en particular. Ecuaciones como esa también requieren cálculos complicados, pero el nuevo enfoque puede simplificarlos considerablemente.

"Los resultados de nuestro trabajo pueden ser útiles no solo en los estudios de procesos en agujeros negros, sino también para verificar las predicciones teóricas y la teoría de Einstein en general, "concluye Roman Konoplya, coautor del trabajo e investigador asociado en el Instituto de Gravitación y Cosmología, RUDN.

Las leyes que gobiernan los agujeros negros difieren de lo que sabemos sobre la física clásica o cuántica. Es más, todavía no está claro si los entendemos correctamente. El estudio de los agujeros negros ayudará a los investigadores a detectar patrones de desarrollo universales y predecir el destino del universo.