เมื่อคุณตีระฆังด้วยค้อน ระฆังจะดังขึ้นครู่หนึ่งหลังจากนั้น เนื่องจากโลหะที่สั่นยังคงดังก้องอยู่ และปรากฎว่าเมื่อคุณโจมตีสำหรับหลุมดำอีกหลุมหนึ่ง สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้น - แทนที่จะเป็นคลื่นเสียงเท่านั้น หลุมดำที่เพิ่งก่อตัวใหม่จะส่งออกไปแผ่กระจายออกไปทั่วจักรวาล
คลื่นความโน้มถ่วงเหล่านั้นเปรียบเสมือนคอร์ด เสียงโน้ตที่สับสน ถูกเข้ารหัสไว้ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ควรจะเป็นข้อมูลเกี่ยวกับมวลและการหมุนของหลุมดำ
ในการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพครั้งใหม่ ทีมนักดาราศาสตร์ได้ค้นพบวิธีแยกแยะโน้ตแต่ละตัวในคอร์ด หรือความถี่ในคลื่นความโน้มถ่วง และเป็นครั้งแรกที่ตรวจพบโน้ตสองตัวในคอร์ด บางสิ่งบางอย่าง ซึ่งคิดว่าเป็นไปไม่ได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันของเรา
คุณอาจไม่แปลกใจที่รู้ว่าตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป พวกมันสามารถวัดมวลและการหมุนของหลุมดำได้
และพวกเขายังสามารถอนุมานได้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงคุณสมบัติเดียวที่ตรวจพบได้ของหลุมดำซึ่งสนับสนุนหลุมดำทฤษฎีบทไม่มีผมที่ระบุว่า ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแล้วสามารถกำหนดลักษณะเฉพาะได้ด้วยมวลและการหมุน (คุณสมบัติอื่น ๆ ทั้งหมดคือ "เส้นผม")
“เราทุกคนคาดหวังว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะถูกต้อง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เรายืนยันได้ในลักษณะนี้”นักฟิสิกส์ Maximiliano Isi กล่าวของสถาบัน Kavli เพื่อการวิจัยฟิสิกส์ดาราศาสตร์และอวกาศของ MIT
“นี่เป็นการวัดเชิงทดลองครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการทดสอบทฤษฎีบทไม่มีเส้นผมโดยตรง ไม่ได้หมายความว่าหลุมดำไม่มีเส้นผม แต่หมายถึงภาพของหลุมดำที่ไม่มีเส้นผมมีชีวิตอยู่ได้อีกหนึ่งวัน”
การชนกันดังกล่าวถือเป็นการชนกันครั้งแรกที่ตรวจพบGW 150914ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2558 นักวิทยาศาสตร์ได้แปลคลื่นความโน้มถ่วงเป็นคลื่นเสียง ทำให้เกิดสัญญาณ "เจี๊ยบ" นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:
เช่นเดียวกับที่หลุมดำสองหลุมรวมกันเป็นหนึ่งเดียว มีช่วงเวลาสั้นมากที่หลุมดำใหม่จะสั่นไหว และปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงที่เบาบางลง สิ่งนี้เรียกว่าวงแหวนดาวน์ และนักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าสัญญาณจะจางเกินไปที่จะตรวจจับหรือวิเคราะห์หลังจากนั้นสูงสุดในขณะที่เกิดการชนกัน
ก่อนหน้านี้ Matthew Giesler นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Caltech และเพื่อนร่วมงานได้กำหนดไว้แล้วผ่านการจำลองว่าหลังจากคลื่นโน้มถ่วงถึงจุดสูงสุด ช่วงวงแหวนดาวน์ก็รวมถึงเสียงขรมของ "เสียงโอเวอร์โทน" ซึ่งเป็นเสียงที่ดังและมีอายุสั้น ด้วยการวิเคราะห์การชนกันในบริบทของเสียงหวือหวา ทีมงานสามารถแยก "ลายเซ็น" ที่ดังก้องของหลุมดำใหม่ได้
Isi และทีมงานของเขานำงานนี้ไปใช้กับ GW 150914 โดยเน้นไปที่ช่วงเวลาหลังจากเสียงร้องเจี๊ยก ๆ ดังที่สุด และพวกเขาสามารถแยกสัญญาณเสียงเรียกเข้าได้ แม้กระทั่งการระบุโทนเสียงที่แตกต่างกันสองโทน ซึ่งสอดคล้องกับความถี่การสั่นสะเทือนที่แตกต่างกันจากหลุมดำใหม่
“นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจมาก ภูมิปัญญาดั้งเดิมก็คือเมื่อถึงเวลาที่หลุมดำที่เหลืออยู่สงบลงจนสามารถตรวจจับโทนสีใดๆ ได้ เสียงหวือหวาก็จะสลายไปจนเกือบหมด”นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Saul Teukolsky จาก Cornell University กล่าว-
"แต่กลับกลายเป็นว่าสามารถตรวจจับโอเวอร์โทนได้ก่อนที่จะมองเห็นโทนหลัก"
ไอน์สไตน์ทำนายว่าระดับเสียงและความเสื่อมของเสียงในวงแหวนของการชนของหลุมดำจะเป็นผลโดยตรงจากมวลและการหมุนของหลุมดำใหม่ ทีมงานสามารถวัดระดับเสียงและการสลายของโทนสีทั้งสองได้ ซึ่งทำให้พวกเขาสามารถสำรวจคุณสมบัติของหลุมดำได้
มวลและการหมุนที่คำนวณจากระดับเสียงและการสลายตัวของโทนสีตรงกับการวัดก่อนหน้านี้ของคุณสมบัติทั้งสองนี้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการตรวจจับเสียงแฝงของวงแหวนของหลุมดำสามารถทำได้ในปัจจุบัน ด้วยวิธีการในปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าเทคโนโลยีในอนาคตอาจยิ่งใหญ่ยิ่งขึ้นไปอีก
“ในอนาคต เราจะมีเครื่องตรวจจับที่ดีกว่าทั้งบนโลกและในอวกาศ และจะสามารถมองเห็นได้ไม่เพียงแค่สองโหมดเท่านั้น แต่ยังมองเห็นได้หลายสิบโหมด และระบุคุณสมบัติของพวกมันได้อย่างแม่นยำ”ไอซี่กล่าวว่า-
“ถ้าสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่หลุมดำอย่างที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้ พวกมันจะเป็นวัตถุแปลกหน้าอย่างรูหนอนหรือดวงดาวมันอาจจะไม่ส่งเสียงเหมือนกันและเราคงมีโอกาสได้เห็นพวกมัน”
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
