這些圖顯示了GW190521中形成的剩余黑洞的環(huán)道模式的頻率和阻尼時(shí)間的概率分布。中間的雙星面板(“范圍A”)是主導(dǎo)模式，而右邊的黑洞合并面板(“范圍B”)顯示了新發(fā)現(xiàn)的模式，與廣義相對論的引定理預(yù)測非常一致(顯示為虛線輪廓)。左圖(“范圍C”)是觀測一個(gè)低頻范圍，主要是驗(yàn)證噪聲，沒有天體物理信號。利用力波學(xué)分:uux.cn/拉德布大學(xué)
（神秘的雙星地球uux.cn）據(jù)拉德布大學(xué)：包括拉德布大學(xué)巴德里·克里希南教授在內(nèi)的一個(gè)國際研究小組利用引力波觀測驗(yàn)證了黑洞的一個(gè)重要特性，即無毛定理。黑洞合并他們的引定理研究發(fā)表在《物理評論快報(bào)》雜志上。
黑洞是觀測極其簡單的物體，這是驗(yàn)證自然界的一個(gè)顯著事實(shí)。事實(shí)上，利用力波我們宇宙中的雙星每個(gè)黑洞都完全由兩個(gè)數(shù)字來描述:它的質(zhì)量和角動(dòng)量(或“自旋”)。對于由復(fù)雜得多的黑洞合并物質(zhì)分布組成的普通恒星或行星來說，這是不正確的。
就像任何其他恒星一樣，黑洞也有“準(zhǔn)正常模式”這是大多數(shù)讀者所熟悉的鐘的屬性:當(dāng)被錘子敲擊時(shí)，鐘發(fā)出一系列的音調(diào)，這些音調(diào)隨著時(shí)間慢慢消失。這些音調(diào)是由許多因素決定的，如鐘的形狀、構(gòu)成鐘的特殊材料等。
無毛定理
以類似的方式，一個(gè)被擾動(dòng)的黑洞發(fā)出一個(gè)引力波信號的特征頻譜，該頻譜具有特定的頻率，并隨著時(shí)間的推移逐漸消失。根據(jù)無發(fā)定理，黑洞的準(zhǔn)正常模式光譜必須高度受限，因?yàn)檎麄€(gè)光譜也必須由兩個(gè)數(shù)字決定。
因此，當(dāng)我們接收到來自一顆至少包括兩個(gè)準(zhǔn)正常模式的恒星的引力波信號時(shí)，我們可以利用這一特性來確定它實(shí)際上是否是一個(gè)黑洞。
數(shù)據(jù)中的驚喜
為了驗(yàn)證黑洞的這一特性，該團(tuán)隊(duì)重新分析了來自一個(gè)名為GW190521的二元黑洞合并事件的引力波信號的數(shù)據(jù)。這一事件是由LIGO和處女座天文臺在2019年5月探測到的。
使用更敏感的技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)了隱藏在數(shù)據(jù)中的驚喜:早期分析遺漏了第二個(gè)弱得多的準(zhǔn)正常模式。這是一個(gè)重大的驚喜，因?yàn)槿藗冋J(rèn)為這種探測需要更靈敏的探測器，而這些探測器要到21世紀(jì)30年代中期才能獲得。
廣義相對論
“20多年前，我們提出了這樣的觀察方法，作為檢驗(yàn)黑洞本質(zhì)的一種手段，”巴德里·克里希南說?！爱?dāng)時(shí)我們不相信目前的LIGO和室女座探測器能夠觀測到多種衰蕩模式。因此，這些結(jié)果對我來說特別令人滿意。
“到目前為止，我們沒有發(fā)現(xiàn)與廣義相對論的預(yù)測有任何偏差，愛因斯坦仍然是正確的。我們的分析表明，準(zhǔn)正常模式的頻率和阻尼時(shí)間與廣義相對論的預(yù)測一致?！?

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