当您用锤子打铃时,随着振动金属的共鸣,它会响一段时间。而且,事实证明,当您罢工时有了另一个黑洞,发生了类似的事情 - 仅代替声波,新形成的黑洞会发送遍布整个宇宙。
这些引力波就像和弦,音符巨星。根据爱因斯坦的理论编码,应该是有关黑洞的质量和旋转的信息。
现在,在一项全新的相对论测试中,一组天文学家弄清楚了如何逗弄和弦中的单个音符 - 或者说是引力波中的频率 - 并且第一次发现了其中两个 - 目前的技术是不可能的。
您可能毫不奇怪地得知,根据一般相对论,他们能够测量黑洞的质量和旋转。
他们还能够推断出这些是黑洞的唯一可检测的特性 - 支持无头发定理这也指出,也根据一般相对论只能以质量和自旋为特征(所有其他特性是“头发”)。
“我们都期望一般相对论是正确的,但这是我们第一次以这种方式确认它,”物理学家Maximiliano Isi说麻省理工学院的卡夫利天体物理学和太空研究研究所。
“这是成功直接测试无头发定理的第一个实验测量。这并不意味着黑洞不可能拥有头发。这意味着黑洞的图片没有头发生存一天。”
有问题的碰撞是有史以来第一次发现的碰撞,GW 150914,2015年9月。科学家将重力波翻译成声波,产生了“ chirp”信号。这听起来像:
就像两个黑洞合并为一个一样,在很短的一段时间内,新的黑洞摇摆不定,发出了轻率的引力波。这称为敲响,科学家认为它太微弱了,无法在碰撞时期的峰值。
以前是加州理工学院和同事的天体物理学家马修·吉斯勒(Matthew Giesler)已经确定了,通过模拟,在重力波峰之后,响头周期包括“泛音” - 响亮,短暂的音调。通过在泛音的背景下分析碰撞轰动,该团队可以隔离新黑洞的响起“签名”。
ISI和他的团队接受了这项工作,并将其应用于GW 150914,重点是鸣叫高峰之后。他们能够隔离铃声签名 - 甚至可以识别两个不同的音调,对应于新黑洞的不同振动频率。
“这是一个非常令人惊讶的结果。传统的观点是,到残留的黑洞安顿下来时,可以发现任何音调,覆盖物几乎会完全腐烂,”康奈尔大学的理论天体物理学家Saul Teukolsky说。
“相反,事实证明,在主音调可见之前,可以检测到泛音。”
爱因斯坦(Einstein)预测,黑洞碰撞响起的音调的音调和衰减将是新黑洞的质量和自旋的直接产物。团队能够测量两种音调的音高和衰减,进而使他们能够探测黑洞的性质。
从音调和衰减计算出的质量和自旋与这两种属性的先前测量值相匹配 - 证明可以使用当前的方法来完成检测黑洞响声的覆盖色的覆盖物的覆盖物 - 这意味着将来的技术可能会更大。
“将来,我们将在地球和太空中有更好的探测器,并且不仅能够看到两种,而且可以看到数十种模式,并精确地固定它们的属性,”ISI说。
“如果这些不是像爱因斯坦预测的那样的黑洞明星,它们可能不会以相同的方式响起,我们将有机会看到它们。”
该研究已发表在物理评论信。