新途径助科学家聆听黑洞发出的微弱响声
当两个黑洞碰撞合并时，它们会释放引力波。地球上的灵敏仪器可以探测到这些引力波，使科学家能够确定黑洞的质量和自旋。图片来源：西蒙斯基金会玛吉蒋摄
一种新方法可以绘制由黑洞合并产生的微弱引力波振动图，这有可能实现对广义相对论更精确的检验。
当两个黑洞碰撞时，合并的剧烈程度不会立即结束。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，这是时空的涟漪，最初由阿尔伯特爱因斯坦所预言。
这些振动的频率取决于最终形成的黑洞的质量和自旋，这使得科学家能够提取有关此次合并所产生天体的信息。
这些被称为准正常模式的振动就像黑洞的指纹。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。
一种新方法分离出黑洞的音符
剑桥大学的研究人员现已开发出一种能够更精确地识别和分类这些模式的技术。在发表于《物理评论快报》的一项研究中，他们分析了黑洞合并的计算机模拟，不仅探测到了铃宕阶段产生的基频音符，还探测到了泛音，即消失得更快的较弱谐波。
剑桥大学天文学研究所的理查德戴尔是该研究的第一作者，他表示：虽然引力波数据中经常能观测到最响亮的模式，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持续。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，以确定对于某个特定数据集而言哪种解释最有可能成立。
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之外，研究人员在模拟中还识别出了不寻常的非线性模式。当两个或多个基频相互作用时，就会产生这些振动，产生更复杂的信号，类似于用重度失真效果弹奏电吉他所发出的音调。要发现这些振动，需要高质量的数据和细致的分析，因为微弱的信号必须从噪声中分离出来。
铃振是我们拥有的最直接探测黑洞的手段之一，戴尔说，但提取它包含的所有信息很困难。我们想要一种有原则、数据驱动的方法来实现这一点。
更优的模式图有助于提高相对论测试的精度
Dyer和其合作者ChristopherMoore博士使用公开可用的高精度模拟目录测试了该方法，这些模拟追踪引力波直至信号可被清晰测量的理论边界。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以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LIGO和Virgo）以及下一代仪器的观测数据。了解特定合并中可能出现的频率，能够对广义相对论进行更精确的测试，包括验证最终形成的黑洞是否具有爱因斯坦方程所预测的性质。
参考文献10。1103ptmdrz1t
相关知识
黑洞是宇宙中引力极其强大的天体，其引力大到连光都无法逃脱。它由大质量恒星在生命末期坍缩形成。黑洞周围有一个事件视界，一旦进入这个边界就会被无情吞噬。科学家通过观测其对周围物质的影响和引力效应来研究它，它充满神秘，有诸多奥秘待揭开。
BY: University of Cambridge
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://scitechdaily.com/scientists-find-a-new-way-to-hear-the-faint-ringing-of-black-holes/
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