黑洞有隐藏的头发吗？科学家找到了一种新的研究方法

当两个黑洞碰撞并合并时，新形成的黑洞听起来像钟声，并发出特定频率的引力波，这些频率会随着时间的推移而减弱。这种波的短暂衰落被称为振铃，它可能隐藏着黑洞周围潜藏着什么的秘密。

根据爱因斯坦关于最简单类型黑洞的基本规则，冲击波仅取决于两个因素：黑洞的质量及其旋转速度。但如果黑洞周围隐藏着物质呢？如果这是真的，这个问题也会影响振铃波的特性。因此，腐蚀可以保存有关黑洞周围隐藏物质的信息。在理论物理学中，这种额外的结构通常被称为“黑洞毛发”。

由日本名古屋大学的研究人员领导的团队找到了一种利用振动波的变化来检查头发的方法。他们发现隐藏的物质对这些波的影响并不相同；波的频率和衰减率的响应不同。这种差异可以告诉我们是否存在隐藏物质以及黑洞周围的压力是多少。

对于旋转的黑洞，隐藏的物质对环的影响不同，具体取决于波是顺着黑洞的旋转还是逆着黑洞的旋转传播。发表于 宇宙学和天体粒子物理学杂志这项研究告诉我们引力波信号中的哪些模式可以表明隐藏毛发的存在，并且可以帮助未来的观测区分毛状黑洞和普通黑洞。

如果有毛状黑洞

科学家们继续测试爱因斯坦的广义相对论是否完美地描述了黑洞以及存在哪些偏差。

寻找黑洞噪声的迹象很困难，因为不同类型的额外物质或新物理可以以不同的方式改变噪声。这项研究让研究人员更清楚地了解在未来的通话数据中寻找哪些模式。

“黑洞毛发可以代表黑洞周围的物质或与广义相对论预测的最简单黑洞的偏差。因为它们可以轻微改变振铃信号，检测或拒绝这些变化可以为我们提供一种探测这个强烈区域重力的新方法，”第一作者、名古屋大学博士生 Ariadna Uksue Palomino Yla 说。 高等理科学校。

黑洞对时空的扭曲程度如此之大，以至于它弯曲了光和引力波的路径。如果存在影响引力的隐藏物质或新物理，那么在引力最强的地方，其影响将最为明显。这使得黑洞成为探测隐藏物质或未知物理现象的最佳场所。

为了测试头发，团队依赖于一个已知的链接。光在黑洞附近运行的方式与其环波的行为方式相匹配，因此科学家可以区分其中一种。他们在标准黑洞模型中添加了少量隐藏物质，并使用爱因斯坦方程来计算这种物质如何改变振铃频率和灭绝率。

研究人员在三个著名的理论黑洞上测试了这种方法。他们还将其扩展到旋转黑洞，并研究了随轮子旋转的光和逆着轮子旋转的光。

头发以不同方式影响研究的频率和速度

主要发现是振铃波的频率和衰减率不会以相同的方式变化。它们之间的差异取决于隐藏物质的多少以及黑洞周围的压力如何。

帕洛米诺·伊拉说：“腐蚀波不仅表明有额外的东西正在影响黑洞；信号变化的方式也可以告诉我们隐藏的物质到底是什么。”

研究人员在他们的分析中包括了旋转黑洞。旋转使计算变得复杂，因为光随黑洞旋转的旋转与光逆着黑洞旋转的旋转不同。隐藏物质还会根据旋转方向不同地改变振铃频率和衰减率。确切的图案取决于隐藏材料的类型。

新方法不是从头开始研究每种可能类型的黑洞毛发，而是为研究人员提供了一种通用的方法来观察额外的物质或新的物理现象如何改变黑洞的环。尽管结果只是早期猜测，但该方法将帮助科学家知道如果在黑洞信号中检测到奇怪的东西，应该寻找什么。将来，这种方法可以帮助研究人员利用这些波来了解黑洞的大小、旋转和任何附近的黑洞毛发。