GW250114黑洞光谱学与广义相对论检验

有史以来最响亮的引力波信号GW250114提供了一个独特的机会来检验爱因斯坦广义相对论(GR)在高速、强引力场条件下的有效性，并探测残余体是否符合Kerr度规。黑洞在受到扰动时会发射具有特定复频率的阻尼正弦波谱。我们对合并后信号的分析表明，至少需要两个准正规模式来解释数据，其中阻尼最大的模式在约一个周期内保持统计显著性。我们通过约束主导四极($\ell = m = 2$)模式及其第一泛音的光谱模式与Kerr预测在多个峰值后时间上的一致性（精确到百分之几十），来探测残余体的Kerr性质。测得的模式振幅和相位与参数接近GW250114的数值相对论模拟结果一致。通过拟合包含完整旋进-合并-铃降序列的参数化波形，我们将基频($\ell=m=4$)模式约束到百分之几十的量级，并将四极频率限制在GR预测的百分之几以内。我们进行了一系列检验——涵盖旋进、合并和铃降阶段——发现这些约束与第四引力波暂现源目录中数十个事件组合所得的结果相当，在某些情况下严格2-3倍。这些结果构成了迄今为止最严格的单事件广义相对论和黑洞Kerr性质的验证，并概述了黑洞光谱学对未来引力波观测的能力。