黑洞光谱学：系统误差与铃响能量估计

受扰黑洞弛豫到其终态的过程，为在当前及即将运行的引力波设施范围内检验广义相对论提供了重要测试。在黑洞微扰理论中，该阶段由指数衰减正弦波（准正规模式）与幂律尾的简单线性叠加构成。需要多少准正规模式才能以预定精度描述波形？仅包含准正规模式而不包含尾会带来什么误差？当前最先进的数值波形中还存在哪些其他系统性效应？这些对于利用受扰黑洞检验基础物理学至关重要的问题，在文献中鲜有探讨。我们利用数值相对论波形与黑洞微扰理论中的精确演化提供了一些解答。我们证明： 测定基本 $l=m=2$ 准正规模式达到 $1\%$ 或更好精度，需要至少包含第一泛音，最好包含前两三个泛音； 以优于 $1\%$ 的精度测定黑洞质量与自旋，需要对于任意给定的角谐模式 $(\ell,\,m)$ 至少包含两个准正规模式。我们还改进了各多极矩辐射铃响能量的先前估计与拟合。这些结果对于量化由高信噪比引力波探测器进行铃响测量所允许的参数估计精度与广义相对论检验中的理论（而非仪器）极限具有重要意义。