2017年には、重力波がベルの澄んだ音色のように地球全体に広がっていました。それは私たちの宇宙の領域を通過する際に、地球上のすべての人、アリ、科学機器を伸ばして押しつぶしました。さて、研究者達はその波に戻って研究し、その中に隠されたデータを発見しました-データは数十年前の天体物理学のアイデアを確認するのに役立ちます。
その2017年の波は大したことでした。初めて、天文学者は、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）として知られる、通過した波を検出および記録できるツールを初めて備えました。その最初の波は、遠く離れた空間で2つのブラックホールが互いに衝突した結果でした。そして今、天体物理学者のチームはその記録を再検討し、他の人々が何十年もかかると思われる何かを発見した：「毛のない定理」の正確な確認。ブラックホール理論のこの本質的な側面は、少なくとも1970年代にまでさかのぼります。スティーブンホーキングが有名に疑った定理です。
MITの物理学者で論文の筆頭著者であるMaximiliano Isi氏は、ブラックホールには「髪がない」と物理学者が言ったとき、天体物理学の対象は非常に単純であることを意味します。ブラックホールは、スピンの速度、質量、電荷の3つの点でのみ互いに異なります。そして、現実の世界では、ブラックホールはおそらく電荷に大きな違いはないため、質量とスピンのみが異なります。物理学者はこれらのはげた物体を「カーのブラックホール」と呼びます。
その無毛はブラックホールを宇宙の他のほぼすべてのオブジェクトとは非常に異なったものにすると、IsiはLive Scienceに語った。たとえば、実際のベルが鳴ると、音波といくつかの検出不能で非常にかすかな重力波が放出されます。しかし、それははるかに複雑なオブジェクトです。ベルは、材料（たぶん青銅、または鋳鉄など）で作られていますが、無毛モデルによると、ブラックホールはすべて単一の特異点です。各ベルもいくぶんユニークな形をしていますが、ブラックホールはすべて、球形のイベントの水平線に囲まれた空間内の無限の無次元ポイントです。少なくともベルと音波について何か知っている場合は、ベルのこれらすべての機能をベルの音で検出できます。イシ氏は、ベルの重力波を何らかの形で感じることができれば、ベルの構成や形状の違いも検出できると述べた。
「このビジネス全体の秘密は、波形-このストレッチとスクイーズのパターン-が、この重力波を作ったものであるソースに関する情報をエンコードすることです」と彼はLive Scienceに語った。
そして2017年の波を研究している天文学者は、それを引き起こしたブラックホール衝突について多くのことを学びました、とIsiは言いました。
しかし、録音はかすかで、あまり詳細ではありませんでした。世界最高の重力波検出器であるLIGOは、レーザーを使用して、ワシントン州のL字型パターンに2.5マイル（4 km）離れて配置されたミラー間の距離を測定しました。 （同様の検出器であるVirgoもイタリアで波を拾いました。）波がLIGOの上を転がると、時空自体がゆがみ、その距離をわずかに変更しました。しかし、その重力波の詳細は、検出器が記録するほど強力ではなかったとイシ氏は語った。
「しかし、それは遠くから聞いているようなものだ」とイシ氏は語った。
当時、その波は多くの情報を提供していました。ブラックホールは期待どおりに動作しました。イシ氏は、事象の地平線（光が漏れることができない領域）がないことを示す明確な証拠はなく、無毛の定理から大幅に逸脱しなかったと述べた。
しかし、研究者たちはこれらのポイントの多く、特に無毛定理を確信することができませんでした。調査する波形の最も単純な部分は、2つのブラックホールが1つの大きなブラックホールに統合された後であるとイシ氏は言います。それはしばらく鳴り続け、打たれた鐘のように、余剰エネルギーを重力波として宇宙に送りました-天体物理学者はこれを「リングダウン」プロセスと呼んでいます。
当時、LIGOデータを調べていた研究者は、リングダウンの1つの波形だけを見つけました。研究者たちは、リングダウンの静かな倍音を拾うのに十分敏感な楽器を開発するには数十年かかると考えていました。しかし、カリフォルニア工科大学の物理学者であるイジの同僚の1人であるマットギースラーは、衝突直後に、リングダウンが激しく、LIGOが通常よりも詳細を記録できるほど短い期間があったことを突き止めました。そしてその瞬間、波はLIGOが倍音を拾うのに十分な大きさでした-異なる周波数の2番目の波で、打たれたベルの音で運ばれるかすかな二次音に非常に似ています。
楽器では、倍音は楽器に独特の音を与えるほとんどの情報を伝えます。同じことが重力波の倍音にも当てはまると彼は言った。そして、この新たに発見された倍音は、鳴り響くブラックホールのデータを大いに明らかにしたとイシ氏は語った。
彼は、それはブラックホールがカーのブラックホールに少なくとも非常に近いことを示したと言いました。無毛定理は、倍音がどのように見えるかを予測するために使用できます。 Isiと彼のチームは、倍音がその予測とほぼ一致していることを示しました。しかし、倍音の録音はあまり明確ではなかったため、定理が予測したものとは多少異なる（約10％）可能性があります。
同氏によると、その精度のレベルを超えるには、ブラックホール衝突の波形から明確な倍音を抽出するか、LIGOよりも感度の高い機器を構築する必要があるという。
「物理学はますます近づくことについてです」とイシは言いました。 「しかし、あなたは決して確信することはできません。」
倍音からの信号が本物ではない可能性さえありますが、データのランダムな変動のために単なる偶然によって発生しました。彼らは倍音の存在に対する「3.6σ信頼」を報告した。つまり、倍音がブラックホールからの真の信号ではない可能性が約6分の1であるということです。
イシ氏によると、楽器が改良され、より多くの重力波が検出されるようになると、これらの数値はすべて、より確実で正確になるはずです。 LIGOはすでに、ブラックホールの衝突の検出をかなり日常的なものにするアップグレードを行っています。フィジックスワールドによれば、2020年半ばに予定されている別のアップグレードでは、感度が10倍になるはずです。宇宙ベースのレーザー干渉計スペースアンテナ（LISA）が2030年代半ばに発売されると、天文学者はブラックホールの無毛を今日では不可能と思われる程度まで確認できるはずです。
しかし、イシ氏は、ブラックホールが完全にハゲではない可能性は常にあると言います。それらには量子桃のファズがあり、柔らかくて短すぎて楽器が拾えない場合があります。
