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当两个黑洞相互碰撞并合并时，它们会释放出引力波。

地球上的灵敏仪器能够探测到这些引力波，从而使科学家们可以确定黑洞的质量和自转情况。

来源：西蒙斯基金会玛吉蒋摄

一种新方法能绘制由黑洞合并产生的微弱引力波振动，可能使广义相对论的测试更加精确。

当两个黑洞碰撞时，合并的剧烈过程不会立即结束。

新形成的更大黑洞在稳定成固定形状的过程中会持续振动，研究人员已开发出一种新方法来更详细地分析这些振动。

与铃铛或吉他弦不同，黑洞不会产生声音。

相反，它会发出引力波——一种时空的涟漪，这一概念最早由阿尔伯特爱因斯坦预言。

这些振动的频率取决于最终黑洞的质量和自旋，这使得科学家能够提取关于合并产生的天体的信息。

这些被称为准正常模式的振动，就像黑洞的指纹一样。

测量它们为在宇宙中一些最极端的引力条件下检验爱因斯坦的广义相对论提供了一种重要方法。

一种新方法分离出了黑洞的音符

虽然最强模式在引力波数据中经常被观测到，但许多更微弱的模式却难以探测，关于哪些模式存在以及它们何时出现的争论一直存在，该研究的第一作者、剑桥大学天文学研究所的理查德戴尔说。

我们的方法提供了一种系统的、数据驱动的方式来解决这种不确定性，我们的结果为理论研究和实际观测都提供了参考。

该技术依赖于贝叶斯分析，这是一种统计方法，它权衡相互矛盾的证据，以确定对于特定数据集而言哪种解释最有可能。

更微弱的振动揭示了更复杂的行为

除了基本的基音和泛音外，研究人员在模拟中发现了不寻常的非线性模式。

这些振动是当两种或两种以上基本频率相互作用时产生的，会生成更复杂的信号，类似于用重度失真效果演奏的电吉他所产生的音调。

要找到它们需要高质量的数据和仔细的分析，因为必须将较弱的信号从噪声中分离出来。

铃宕是我们探测黑洞最直接的方式之一，戴尔说，但提取其中包含的所有信息并非易事。

我们希望有一种基于原则且依靠数据驱动的方法来完成这项任务。

更好的模式图可以提高相对论测试的精度

戴尔及其合作者克里斯托弗摩尔博士使用公开可用的高精度模拟目录测试了该方法，这些模拟跟踪引力波直至理论上可清晰测量信号的边界。

在涉及多种质量比和自旋配置的模拟合并中，他们记录了哪些模式可被检测到以及这些信号何时出现。

研究人员表示，这些结果有助于解读当前引力波探测器（如激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波探测器（Virgo））以及下一代仪器的观测结果。

了解特定合并事件中可能出现的频率，有助于更精确地检验广义相对论，包括验证最终形成的黑洞是否具有爱因斯坦方程所预言的特性。

参考文献10.1103ptmdrz1t

相关知识

黑洞是宇宙中引力极强的天体，由大质量恒星耗尽核燃料后核心坍缩形成。

它的引力强大到连光都无法逃脱，存在事件视界作为边界，越过边界的物质与辐射均无法返回。

黑洞无法直接观测，却可通过其对周围天体的引力作用、吸积盘发出的辐射等间接探测到。

BY: University of Cambridge

FY: AI

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