當你用鐵鎚敲擊鈴鐺時，隨著振動的金屬繼續共振，鈴鐺會響一段時間。 而且，事實證明，當你擊中對於另一個黑洞，也會發生類似的情況 - 只是新形成的黑洞發送的不是聲波蕩漾在整個宇宙。
這些重力波就像一根和弦，一陣刺耳的音符。 根據愛因斯坦的理論，這些被編碼，應該是有關黑洞質量和自旋的資訊。
現在，在一項全新的相對論測試中，一群天文學家已經弄清楚瞭如何梳理出和弦中的單個音符——或者更確切地說，引力波中的頻率——並且第一次檢測到了其中的兩個——某種東西這在我們目前的技術下被認為是不可能的。
您可能會毫不驚訝地發現，根據廣義相對論，他們能夠測量黑洞的質量和自轉。
他們也能夠推斷出這些是黑洞唯一可偵測到的特性——支持了無毛定理這表明，同樣根據廣義相對論，只能用質量和自旋來表徵（所有其他屬性都是“頭髮”）。
“我們都期望廣義相對論是正確的，但這是我們第一次以這種方式證實它，”物理學家馬克西米利亞諾·伊西說麻省理工學院卡維利天文物理學與太空研究所的教授。
“這是第一個成功直接檢驗無毛髮定理的實驗測量。這並不意味著黑洞不可能有毛髮。這意味著沒有毛髮的黑洞圖片還能再活一天。”
所討論的碰撞是有史以來第一次被偵測到的碰撞，GW 150914，2015年9月。 這聽起來是這樣的：
就在兩個黑洞合而為一時，新黑洞會在一段非常短暫的時間內振盪，發出較微弱的重力波。 這被稱為振鈴，科學家認為在振鈴之後它會太微弱而無法檢測或分析。在碰撞的瞬間達到高峰。
在此之前，加州理工學院的天文物理學家 Matthew Giesler 及其同事已經決定透過模擬發現，就在重力波峰值之後，振鈴期包含了刺耳的「泛音」——響亮、短暫的音調。 透過分析泛音背景下的碰撞鳴叫，研究團隊可以分離出新黑洞的響鈴「特徵」。
Isi 和他的團隊將這項工作應用於 GW 150914，重點關注鳴叫峰值之後的時刻。 他們能夠分離出鈴聲訊號，甚至可以辨識出兩種不同的音調，分別對應於新黑洞的不同振動頻率。
“這是一個非常令人驚訝的結果。傳統觀點認為，當殘餘的黑洞穩定下來以便可以檢測到任何音調時，泛音幾乎已經完全消失了，”康乃爾大學理論天文物理學家 Saul Teukolsky 說道。
“相反，事實證明，在主音變得可見之前，泛音就可以被檢測到。”
愛因斯坦預測，黑洞碰撞振鈴中音調的音調和衰減將是新黑洞質量和自旋的直接產物。 團隊能夠測量這兩個音調的音調和衰減，這反過來又使他們能夠探測黑洞的特性。
根據音調的音高和衰減計算出的質量和自旋與先前對這兩個特性的測量相匹配，這表明利用當前的方法今天可以完成檢測黑洞振鈴的泛音，這意味著未來的技術可能會更加強大。
“未來，我們將在地球和太空中擁有更好的探測器，並且不僅能夠看到兩種模式，而且能夠看到數十種模式，並精確地確定它們的特性，”伊西說。
「如果這些不是愛因斯坦預測的黑洞，如果它們是更奇特的物體，如蟲洞或星星，它們可能不會以同樣的方式響起，我們將有機會看到它們。
該研究發表於物理評論快報。
