Evidenza osservativa di modi quasi-normali quadratici nel ringdown di onde gravitazionali
Un nuovo studio pubblicato su arXiv:2601.05734v1 rivela la prima evidenza osservativa di modi quasi-normali quadratici (QNM) nel ringdown di un evento di fusione di buchi neri, GW250114. La scoperta, cruciale per la comprensione delle perturbazioni non lineari dei buchi neri, è stata ottenuta attraverso l’analisi delle onde gravitazionali rilevate.
L’identificazione di questi modi quadratici, derivanti dall’accoppiamento non lineare dei modi fondamentali, fornisce un’opportunità unica per sondare direttamente le perturbazioni dei buchi neri. I ricercatori hanno individuato sei modi non lineari provenienti dall’accoppiamento quadratico del modo $(2,2,0)$ e dei suoi primi due overtone. L’analisi, che ha impiegato metodi avanzati per l’estrazione del segnale, ha dimostrato un’evidenza significativa di questi modi, raggiungendo un fattore di Bayes di 74 a 5 masse finali ($M_ ext{f}$) dopo la fusione.
Per isolare questi contributi, sono state utilizzate recenti scoperte teoriche per calcolare le forme d’onda e sottrarre i modi non lineari corrispondenti da una forma d’onda surrogata di relatività numerica. Un metodo innovativo ha integrato i risultati dell’inferenza inspiral-merger come prior molto restrittivo per l’inferenza del ringdown. Ulteriori test hanno verificato le deviazioni fenomenologiche delle ampiezze teoricamente previste dei modi quadratici, mostrando che un’ampiezza nulla è esclusa con un livello di significatività di $3.0~\sigma$.
Questo risultato rappresenta un importante passo avanti nella caratterizzazione osservativa delle perturbazioni non lineari nel ringdown dei buchi neri, aprendo nuove prospettive per la fisica delle onde gravitazionali e la comprensione dei fenomeni gravitazionali estremi.
Paper: ArXiv.org