巨型黑洞碰撞产生的引力波揭示了人们长期以来寻找的铃声

有史以来检测到的最大的黑洞合并似乎产生了一个质量为太阳150倍的黑洞，这与一些公认的理论背道而驰。研究人员现在表示，他们首次发现了人们长期寻找的证据，证明由此产生的黑洞在形成球形时会产生振动。

加州大学圣巴巴拉分校的理论物理学家史蒂文·吉丁斯说，这些发现为阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论(即对黑洞和引力波做出详细预测的引力理论)提供了新的、严格的检验。“我们确实正在探索一个新领域。”

该研究的作者之一、物理学家巴德里·克里希南(BadriKrishnan)表示，他在职业生涯的早期就曾将这种类型的分析作为一种理论上的可能性进行研究。“当时，我从未想过在我的一生中能够看到这样的测量结果，”现就职于荷兰拉德堡德大学的克里希南说道。结果1于本周发表在《物理评论快报》上。

2015年引力波天文学问世后，黑洞合并的探测已成为家常便饭。位于华盛顿州和路易斯安那州的激光干涉引力波天文台(LIGO)的双探测器现在平均每周发现一次以上的合并现象。

来自LIGO和意大利比萨附近较小的处女座天文台的数据通常显示两个巨大天体螺旋式相撞直至合并的引力波特征。这些轨道的频率，以及频率如何随时间增加直到合并的瞬间，揭示了两个物体以及它们合并产生的单个黑洞的质量。一般来说，物体质量越大，合并时的轨道越长，引力波的频率越低。

但在迄今为止检测到的数十起此类事件中，GW190521(以其发现日期2019年5月21日命名)脱颖而出。它的合并频率非常低，以至于系统仅在最后两个轨道期间进入LIGO和Virgo的敏感范围。

克里希南和他的同事不属于LIGO-Virgo合作项目，他们想了解该事件产生的引力波是否不仅携带合并前时间的信息，还携带合并后立即的信息。当两个黑洞合并的瞬间，产生的黑洞具有不平衡的形状。但黑洞只有在呈球形时才稳定(如果它们快速旋转，则呈球状)。在几毫秒内，它们就会形成能量最低、对称的形状。

克里希南说，就像钟声以其形状决定的特定频率响起一样，稳定黑洞会“响起”，并以由其质量和自旋决定的频率辐射引力波。测量衰荡频率提供了一种估计黑洞特性的方法，可以替代螺旋频率的特性。

他和他的同事现在重新分析了GW190521事件的数据，以寻找铃声的证据。他们发现了两个独立的振铃频率，将产生的黑洞质量加起来约为250个太阳质量——这个质量范围比LIGO-Virgo团队最初分析的质量范围大得多23。