基于 LIGO-Virgo 双黑洞观测的准正规模频率约束

广义相对论(GR)中的无毛猜想指出,克尔黑洞(BH)完全由其质量和自旋描述。因此,双黑洞(BBH)铃宕的复准正规模(QNM)频率可由 remnant 物体的质量和自旋唯一确定。反之,测量 QNM 频率可成为无毛猜想的独立检验。本文早前工作提出利用有效单体形式体系中的参数化 inspiral-merger-ringdown 波形测量 BBH 铃宕的复 QNM 频率以检验无毛猜想,本文将其推广至旋转黑洞,从而充分利用整个信号功率并消除对铃宕预测或估计起始时间的依赖。我们的方法被用于分析 LIGO-Virgo 第三次观测(O3a)运行前半段所观测 BBH 的并合 remnant 性质。在用 GR 和非 GR 合成信号在高斯噪声中注入测试我们的方法后,我们首次分析了来自第一次(O1)和第二次(O2)LIGO-Virgo 观测运行的两次 BBH,以及来自 O3a 运行的另外两次 BBH。随后我们结合 O3a 运行已发表结果给出联合约束。在最不可知且保守的情景下,我们用层次化方法组合不同事件的信息,在 $90\%$ 可信度下得到主导 QNM 频率(阻尼时间)的分数偏差分别为 $\delta f_{220}=0.03^{+0.10}_{-0.09}$ ($\delta \tau_{220}=0.10^{+0.44}_{-0.39}$),较 LIGO-Virgo 出版物中用我们模型所得结果改善约 $4$ 倍(约 $2$ 倍)。迄今单事件最严格约束仍来自 GW150914,我们得到 $\delta f_{220}=0.05^{+0.11}_{-0.07}$ 和 $\delta \tau_{220}=0.07^{+0.26}_{-0.23}$。