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黑洞并不只是吞噬一切然后安静下来。当两个黑洞撞击在一起后,这个新生的怪物会鸣响—

黑洞并不只是吞噬一切然后安静下来。当两个黑洞撞击在一起后,这个新生的怪物会鸣响——就像一个宇宙大钟被大锤敲击一样。那些逐渐消退的引力波,被称为“余响”,本应很简单:爱因斯坦说,它们应该只取决于黑洞的质量和它旋转的速度。没有其他因素。没有额外的东西。没有“毛发”。

但如果有什么东西隐藏在它周围呢?一层微弱的物质光晕,一些奇异物理学的残留物,或者广义相对论本身的一个微小裂缝?那种额外的东西——绰号为黑洞“毛发”——应该会在鸣响上留下指纹。

名古屋大学的一个团队刚刚找到了一种巧妙的方法来猎捕那些指纹。隐藏的物质并不会均匀地改变余响。它会改变波的振荡速度和消退速度,但幅度不同。这种不匹配就是线索。模式甚至会根据波是与黑洞的自旋同向奔驰还是与之对抗而翻转。

可以这样想:波峰之间的间距告诉你音高。那些峰值收缩的速度告诉你衰减。毛发会以不同的方式干扰这两个数字,而确切的不匹配则暗示了它是什么样的毛发——它蕴含着多少压力,它是如何排列的。

研究人员并没有为每一种可能的理论从零开始。他们用了一个巧妙的捷径:描述光刚好在黑洞外环绕的相同数学,也描述了余响。加入一丝额外物质,计算爱因斯坦的方程,你就可以预测出特征,而无需为每个疯狂场景单独建模。

如果未来的探测器如LISA或下一代LIGO捕捉到一种不太匹配“秃头”黑洞的余响,这种方法将为天文学家提供一张寻找什么的地图。一个略微走调的音符,一个与音高不匹配的衰减——那可能是爱因斯坦从未预料到的某种东西在宇宙最黑暗角落潜伏的第一瞥。

这篇论文发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上。宇宙的钟声可能比我们想象的更有话要说。承包笑点碎碎念