1.
当一颗足够大的恒星在本身引力的效果下坍缩成一个无量小点时，就成为了一个有着超强引力场的黑洞。在黑洞周围的必定间隔内，任何东西都无法逃脱，甚至连光也不能。黑洞具有一个确认的质量，也会以极快的速度像陀螺相同旋转。
2015年9月14日，人类第一次成功地勘探到了双黑洞并合辐射出的时空的涟漪——引力波，这一事情被称为GW150914。它发生在13亿光年之外，有两个黑洞彼此旋进，终究并组成为了一个更大的黑洞。在开始的几毫秒内，重生的黑洞以歪曲的状况存在。但跟着它的几许形状稳定下来，它开释出了携带着黑洞的质量、自旋、（原则上还有）电荷信息的引力波形。
依据爱因斯坦的广义相对论，这些信息现已足以描绘任何黑洞。任何其他的特征——也便是被闻名物理学家惠勒（John Wheeler）称之为“毛发”，都应该被黑洞吞噬而无法被观测到。这便是黑洞的无毛定理。
可是，要怎么查验无毛定理呢？
这绝非易事。走运的是，引力波年代的到来不仅为咱们探究世界打开了一扇新的窗口，也为查验无毛定理带来了期望。
2.
在双黑洞并合开释出的引力波中，被嵌入了特定的频率，或许说是“腔调”，相似于音乐和弦中的单个音符。
研讨人员先将接收到的引力波信号中的噪声消除，再对信号进行扩大，然后就调查到了一个在衰减之前敏捷增强的波形。当把这种信号转换成动静时，他们听到了相似“啁啾”的鸣响。信号的峰值对应于啁啾中最嘹亮的部分，这一部分与黑洞磕碰、并组成一个新黑洞的时间有关。
重生的黑洞宣布了它自己的引力波，但物理学家以为，在开始磕碰宣布的喧闹声中，它的信号动静太过于弱小，因而无法被解读。所以，只要在峰值之后的某个时间才干分辨出这个动静的痕迹，但如此一来，信号就会过于弱小而无法对其进行具体研讨。
但是，研讨人员找到了一种办法，可以从信号抵达峰值后的瞬间即可提取出黑洞的回响。经过模仿，研讨人员发现这样的信号，尤其是在峰值之后的那部分，包含着“泛音”——一类嘹亮而时间短的动静。假如将泛音归入考量再从头剖析信号，就可以成功地别离出一种动静形式——一种新构成的黑洞所特有的形式。
研讨人员初次在新构成黑洞的“铃宕”阶段勘探到了两种腔调。曩昔，研讨人员以为只要一种腔调可以被勘探到，而额定的腔调，即泛音，由于太过于弱小而无法被勘探到。
研讨人员将这项技能应用到GW150914事情中的实践数据中，他们专心在紧随啁啾峰值之后的最后几毫秒的信号。在考虑到这个信号中的泛音之后，他们区分出了其中有一个动静是来自这个重生的黑洞。具体来说，他们确认了两种不同的腔调，而且可以丈量每种腔调中的音高和衰减率。
研讨人员解说说，他们勘探到了一个由多个频率组成的全体引力波信号，这些频率以不同的速率衰减，就像组成动静的不同音高相同。每个频率或许腔调都对应于新黑洞的振荡频率。
3.
依据爱因斯坦的广义相对论的猜测，黑洞引力波的腔谐和衰减与质量和自旋有关。也便是说，一个具有必定质量和自旋的黑洞只能发生特定的腔谐和衰减。为了验证爱因斯坦的理论，研讨小组运用广义相对论方程核算了新构成的黑洞的质量和自旋，得出了他们勘探到的两个腔调的音高和衰减。他们发现，核算的成果与之前其他人对黑洞质量和自旋的丈量成果相符。
运用这一被称为黑洞光谱学的新技能，研讨人员证明了黑洞的确没有毛发。正如19世纪末对原子光谱的丈量，敞开了恒星天体物理学的年代，而黑洞光谱学的到来，也将为咱们了解黑洞和广义相对论带来全新的视角。
未来，跟着现有引力波勘探器不断的晋级，以及愈加活络的仪器的面世，研讨人员可以运用这一办法“听到”其他重生黑洞的动静。假如他们可巧听到的腔调与广义相对论的猜测不符，那将是一个令人兴奋的远景。而这正是一些物理学家所等待的，由于考虑到量子效应，爱因斯坦的理论很或许会溃散。
在弱引力场的情况下，牛顿的引力理论经过了许多的查验。但跟着引力变得越来越极点，比方两个黑洞并合的情况下，牛顿的理论就彻底不适用了。同样地，当咱们终究以越来越高的精确度勘探来自黑洞的信号时，甚至连广义相对论也有一天或许无法经过查验。
自第一次勘探到引力波现已四年曩昔了，而对引力波和黑洞的不断探究，正一点点地改动咱们对引力、空间和时间的了解。
参阅来历：
http://news.mit.edu/2019/ringing-new-black-hole-first-0912
https://www.caltech.edu/about/news/first-overtones-heard-ringing-black-hole
https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.123.111102
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/sf-bh091219.php
https://www.sciencemag.org/news/2019/09/black-hole-reverberations-suggest-cosmic-beasts-are-bald-cue-balls
