Testing the No-Hair Theorem with GW150914

被引：290

作者：

Isi, Maximiliano ^{[1
]}

Giesler, Matthew ^{[2
]}

Farr, Will M. ^{[3
,4
]}

Scheel, Mark A. ^{[2
]}

Teukolsky, Saul A. ^{[2
,5
]}

机构：

[1] MIT, LIGO Lab, 77 Massachusetts Ave, Cambridge, MA 02139 USA

[2] CALTECH, Walter Burke Inst Theoret Phys, TAPIR, Pasadena, CA 91125 USA

[3] Flatiron Inst, Ctr Computat Astrophys, 162 5th Ave, New York, NY 10010 USA

[4] SUNY Stony Brook, Dept Phys & Astron, Stony Brook, NY 11794 USA

[5] Cornell Univ, Cornell Ctr Astrophys & Planetary Sci, Ithaca, NY 14853 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW LETTERS | 2019年 / 123卷 / 11期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

ROTATING BLACK-HOLE; QUASI-NORMAL MODES; PERTURBATIONS; EQUATIONS; STABILITY;

D O I：

10.1103/PhysRevLett.123.111102

中图分类号：

O4 [物理学];

学科分类号：

0702 ;

摘要：

We analyze gravitational-wave data from the first LIGO detection of a binary black-hole merger (GW150914) in search of the ringdown of the remnant black hole. Using observations beginning at the peak of the signal, we find evidence of the fundamental quasinormal mode and at least one overtone, both associated with the dominant angular mode (l = m = 2), with 3.6 sigma confidence. A ringdown model including overtones allows us to measure the final mass and spin magnitude of the remnant exclusively from postinspiral data, obtaining an estimate in agreement with the values inferred from the full signal. The mass and spin values we measure from the ringdown agree with those obtained using solely the fundamental mode at a later time, but have smaller uncertainties. Agreement between the postinspiral measurements of mass and spin and those using the full waveform supports the hypothesis that the GW150914 merger produced a Kerr black hole, as predicted by general relativity, and provides a test of the no-hair theorem at the similar to 10% level. An independent measurement of the frequency of the first overtone yields agreement with the no-hair hypothesis at the similar to 20% level. As the detector sensitivity improves and the detected population of black-hole mergers grows, we can expect that using overtones will provide even stronger tests.

引用

页数：6

共 51 条

[1] Characterization of the LIGO detectors during their sixth science run [J].

Aasi, J. ;

Abadie, J. ;

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. ;

Abernathy, M. R. ;

Accadia, T. ;

Acernese, F. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Adhikari, R. X. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Ceron, E. Amador ;

Amariutei, D. ;

Anderson, R. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. ;

Areeda, J. ;

Ast, S. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Austin, L. ;

Aylott, B. E. ;

Babak, S. ;

Baker, P. T. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barker, D. ;

Barnum, S. H. ;

Barone, F. ;

Barr, B. ;

Barsotti, L. ;

Barsuglia, M. ;

Barton, M. A. ;

Bartos, I. ;

Bassiri, R. ;

Basti, A. ;

Batch, J. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2015, 32 (11)

[2] GW150914: The Advanced LIGO Detectors in the Era of First Discoveries [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, F. ;

Barr, B. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2016, 116 (13)

[3] GW170608: Observation of a 19 Solar-mass Binary Black Hole Coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 851 (02)

[4] GW170814: A Three-Detector Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (14)

[5] Effects of waveform model systematics on the interpretation of GW150914 [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2017, 34 (10)

[6]

Abbott BP, 2017, PHYS REV LETT, V118, DOI [10.1103/PhysRevLett.118.221101, 10.1103/PhysRevLett.118.121102]

[7] Binary Black Hole Mergers in the First Advanced LIGO Observing Run [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, F. ;

Barr, B. .

PHYSICAL REVIEW X, 2016, 6 (04)

[8] Directly comparing GW150914 with numerical solutions of Einstein's equations for binary black hole coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, F. ;

Barr, B. .

PHYSICAL REVIEW D, 2016, 94 (06)

[9] Advanced Virgo: a second-generation interferometric gravitational wave detector [J].

Acernese, F. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aisa, D. ;

Allemandou, N. ;

Allocca, A. ;

Amarni, J. ;

Astone, P. ;

Balestri, G. ;

Ballardin, G. ;

Barone, F. ;

Baronick, J-P ;

Barsuglia, M. ;

Basti, A. ;

Basti, F. ;

Bauer, Th S. ;

Bavigadda, V. ;

Bejger, M. ;

Beker, M. G. ;

Belczynski, C. ;

Bersanetti, D. ;

Bertolini, A. ;

Bitossi, M. ;

Bizouard, M. A. ;

Bloemen, S. ;

Blom, M. ;

Boer, M. ;

Bogaert, G. ;

Bondi, D. ;

Bondu, F. ;

Bonelli, L. ;

Bonnand, R. ;

Boschi, V. ;

Bosi, L. ;

Bouedo, T. ;

Bradaschia, C. ;

Branchesi, M. ;

Briant, T. ;

Brillet, A. ;

Brisson, V. ;

Bulik, T. ;

Bulten, H. J. ;

Buskulic, D. ;

Buy, C. ;

Cagnoli, G. ;

Calloni, E. ;

Campeggi, C. ;

Canuel, B. ;

Carbognani, F. ;

Cavalier, F. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2015, 32 (02)

[10]

[Anonymous], GWTC1 LIGO SCI COLL

← 1 2 3 4 5 6 →