Ученые давно умеют считывать самый громкий сигнал, но под ним скрывается хор более тихих вибраций, и никто не знал, когда их ожидать. Новый анализ Кембриджского университета на основе байесовской статистики впервые позволил составить карту этих скрытых гармоник.

Команда протестировала инструмент на библиотеке компьютерных симуляций всех типов столкновений: тяжелые с легкими, быстро вращающиеся с медленными, равные и неравные по массе. Помимо основной ноты и обертонов, они обнаружили нелинейные моды — вибрации, возникающие при взаимодействии двух основных частот и порождающие третью. Также исследователи разрешили давний спор, подтвердив, что несколько обертонов высокого порядка физически реальны, а не являются просто шумом в данных.

Полная карта показывает для каждого типа столкновения, какие режимы появляются, в каком порядке и когда их можно четко идентифицировать. Каждая мода полностью определяется массой и спином черной дыры, что делает их «отпечатком пальца» для проверки уравнений Эйнштейна. Если частоты не совпадут с предсказаниями, это укажет на пробел в теории гравитации. Современные детекторы LIGO и Virgo теперь могут точнее нацеливаться на поиск, а обсерватории следующего поколения унаследуют это преимущество. Хотя самый громкий режим обычно наблюдается в данных, многие более тихие было сложно обнаружить, и до сих пор шли споры об их природе.