黑洞铃宕分析

受扰动的黑洞通过以特定频率和持续时间发出声调引力波而铃宕。此类声调编码了关于源时空几何和引力基本性质的宝贵信息，使得黑洞铃宕测量成为引力波天文学的一个关键目标。然而，该任务受到技术挑战的困扰，这些挑战使得标准数据分析方法的朴素应用失效，并使灵敏度预估复杂化。在本文中，我们提供了恰当开展铃宕分析所需形式的全面阐述，详细考察了近期观测结果的基础，并为未来测量提供了一个框架。我们基于这些见解阐明了铃宕可探测性与可分辨性的概念——触及贝叶斯因子与朴素 Fisher 矩阵方法的缺陷——并发现过度悲观的启发式判断导致先前工作低估了铃宕泛音在黑洞谱学中的作用。我们将我们的框架应用于在有色噪声中多种模拟信号的分析，包括解析注入以及与 GW150914 一致的数值相对论模拟。我们证明，我们可以利用四极角谐模式的声调在当前灵敏度下检验无毛发定理，其精度可与已发表的真实数据约束相媲美。最后，我们评估了建模系统误差的作用，并预估了未来更强信号的测量。我们以宽松的开源许可在 https://github.com/maxisi/ringdown 发布了 ringdown，一个使用本文讨论方法分析黑洞铃宕的 Python 库。