February 2017
Andrea Maselli, Kostas D. Kokkotas, Pablo Laguna
Black holes far from the equilibrium are strong emitters of gravitational radiation. They present rich spectrum of oscillations, called quasi normal modes (QNM), acting as a superposition of exponentially damped sinusoids, which decay until the black hole reaches a stationary quiet state, described by the Kerr metric. QNM carry precious information on the nature of the compact object, and, within General Relativity, they depend uniquely on the black hole mass and spin. Any deviation from such dependence may represent a crucial hint of the existence of exotic objects, or of a more fundamental theory. Gravity tests based on black hole spectroscopy require a detailed knowledge of the oscillations and of their uncertainties.
In our work we assess the detectability of QNM, produced by stellar mass black holes, by current and future ground based interferometers. Assuming different astrophysical scenario, we analyze the errors on the most relevant components of the QNM spectrum. We determine the accuracy with which LIGO and future facilities may constrain the mode parameters, i.e. frequencies and damping times, showing how they affect the black hole mass and spin measurements. We also analyze how a network of terrestrial observatories at design sensitivity improve these results, being a crucial and necessary ingredient to detect multiple QNM, which in turn, are essential to uniquely identify the ultimate nature of the perturbed compact object.
October 2017
Sebastian H. Völkel, Kostas D. Kokkotas
Gravitational waves (GWs) from compact relativistic objects are among the most interesting objects to study nowadays. With their repeated detection by the GW detector LIGO, a new era ranging from astronomy to fundamental physics has begun. The GW detections do not only confirm the strong field regime of general relativity for the first time, but also provide currently the best evidence that black holes really exist in nature. Whether all of their properties agree with the predictions from general relativity, will be clarified by future detections that provide much higher signal to noise ratios.
In our recent works we study the GW properties of a broad class of horizonless ultra compact objects. It was known for a long time that horizonless objects being more compact than ordinary neutron stars, could mimic many observational features that one would expect from black holes. However, a clear way to distinguish such objects from black holes is to look at their GW emission. If gravitationally perturbed, both type of systems would emit gravitational waves with characteristic frequencies and damping times, known as the so called quasi-normal modes (QNMs). Their QNM spectra is genuinely different with respect to each other and can thus be used to study the properties of the source.
In our first paper [1] we provide a semi-analytic study of the so called axial QNM spectra of horizonless ultra compact objects. The semi-classical methods we used allow for a simplified treatment of the full problem and even to derive approximative full analytic results. Within the semi-classical description, we were also successful in solving the much more complicated inverse problem. The details are explained in our second paper [2], which shows how the inverse spectrum problem for the typical potentials of ultra compact horizonless objects shown in the figure can be reconstructed from the knowledge of the corresponding axial QNM spectrum. We address the detectability of such objects using gravitational wave detectors in another work with A. Maselli [3].
A more extensive overview with references to other important works can be found in our invited blog article for CQG+ [4].
[1] S. H. Völkel and K. D. Kokkotas, Classical and Quantum Gravity 34, 125006 (2017), arXiv:1703.08156
[2] S. H. Völkel and K. D. Kokkotas, Classical and Quantum Gravity 34, 175015 (2017), arXiv:1704.07517
[3] A. Maselli, S. H. Völkel, and K. D. Kokkotas, Phys. Rev. D96, 064045 (2017), arXiv:1708.02217
[4] S. H. Völkel and K. D. Kokkotas, CQG+ (2017), "Can one hear the shape of an ultra compact object?"
Auf unserer Webseite werden Cookies verwendet. Einige davon werden zwingend benötigt, während es uns andere ermöglichen, Ihre Nutzererfahrung auf unserer Webseite zu verbessern. Ihre getroffenen Einstellungen können jederzeit bearbeitet werden.
oder
Essentiell
in2cookiemodal-selection
Erforderlich, um die Benutzerauswahl der Cookie-Einstellungen zu speichern.
3 Monate
be_lastLoginProvider
Benötigt, damit TYPO3 beim Backend-Login den Zeitpunkt des letzten Logins feststellen kann.
3 Monate
be_typo_user
Dieses Cookie teilt der Webseite mit, ob ein Besucher oder eine Besucherin zugleich im TYPO3-Backend angemeldet ist und die Rechte besitzt, die Webseite zu verwalten.
Sitzungsende
ROUTEID
Diese Cookies werden gesetzt, um den Benutzer oder die Benutzerin immer zum gleichen Server zu leiten.
Sitzungsende
fe_typo_user
Ermöglicht Frontend-Login.
Sitzungsende
Videos
iframeswitch
Wird verwendet, um eingebettete externe Inhalte Dritter anzuzeigen.
3 Monate
yt-player-bandaid-host
Wird verwendet, um YouTube-Videos anzuzeigen.
Beständig
yt-player-bandwidth
Wird verwendet, um die optimale Videoqualität basierend auf den Geräte- und Netzwerkeinstellungen des Besuchers oder der Besucherin zu bestimmen.
Beständig
yt-remote-connected-devices
Speichert die Einstellungen des Videoplayers des Benutzers oder der Benutzerin unter Verwendung von eingebettetem YouTube-Video.
Beständig
yt-remote-device-id
Speichert die Einstellungen des Videoplayers des Benutzers oder der Benutzerin unter Verwendung von eingebettetem YouTube-Video.
Beständig
yt-player-headers-readable
Sammelt Daten über die Interaktion der Besucher mit den Videoinhalten der Website - Diese Daten werden verwendet, um die Relevanz der Videoinhalte der Website für den Besucher zu erhöhen.
Beständig
yt-player-volume
Wird verwendet, um die bevorzugte Lautstärke der YouTube-Videos zu speichern.
Beständig
yt-player-quality
Wird verwendet, um die bevorzugte YouTube Wiedergabequalität zu speichern.
Beständig
yt-remote-session-name
Speichert die Einstellungen des Videoplayers des Benutzers oder der Benutzerin unter Verwendung von eingebettetem YouTube-Video.
Sitzungsende
yt-remote-session-app
Speichert die Einstellungen des Videoplayers des Benutzers oder der Benutzerin unter Verwendung von eingebettetem YouTube-Video.
Sitzungsende
yt-remote-fast-check-period
Speichert die Einstellungen des Videoplayers des Benutzers oder der Benutzerin unter Verwendung von eingebettetem YouTube-Video.
Sitzungsende
yt-remote-cast-installed
Speichert die Benutzereinstellungen beim Abruf eines auf anderen Webseiten integrierten YouTube-Videos.
Sitzungsende
yt-remote-cast-available
Speichert die Benutzereinstellungen beim Abruf von integrierten YouTube-Videos.
Sitzungsende
ANID
Wird für Targetingzwecke verwendet, um ein Profil der Interessen der Website-Besucher zu erstellen, um relevante und personalisierte Google-Werbung anzuzeigen.
2 Jahre
SNID
Google Maps - Google verwendet diese Cookies, um Benutzereinstellungen und Informationen zu speichern, wenn Sie Seiten mit Google Maps aufrufen.
1 Monat
SSID
Wird verwendet, um Informationen darüber zu speichern, wie Sie die Website nutzen und welche Werbung Sie vor dem Besuch dieser Website gesehen haben, und um die Werbung auf Google-Ressourcen anzupassen, indem Sie sich an Ihre letzten Suchanfragen, Ihre früheren Interaktionen mit Anzeigen oder Suchergebnissen eines Werbetreibenden und Ihre Besuche auf einer Website eines Werbetreibenden erinnern.
6 Monate
1P_JAR
Dieses Cookie wird verwendet, um die Werbedienste von Google zu unterstützen
1 Monat
SAPISID
Wird für Targetingzwecke verwendet, um ein Profil der Interessen der Website-Besucher zu erstellen, um relevante und personalisierte Google-Werbung anzuzeigen.
6 Monate
APISID
Wird für Targetingzwecke verwendet, um ein Profil der Interessen der Website-Besucher zu erstellen, um relevante und personalisierte Google-Werbung anzuzeigen.
6 Monate
HSID
Beinhaltet verschlüsselte Einträge Ihres Google Accounts und der letzten Login-Zeit um vor Attacken und Datendiebstahl aus Formulareinträgen zu schützen.
2 Jahre
SID
Wird zu Sicherheitszwecken verwendet, um digital signierte und verschlüsselte Aufzeichnungen der Google-Konto-ID eines Nutzers und der letzten Anmeldezeit zu speichern, die es Google ermöglichen, Nutzer zu authentifizieren, eine betrügerische Verwendung von Anmeldeinformationen zu verhindern und Benutzerdaten vor Unbefugten zu schützen. Dies kann auch für Targetingzwecke genutzt werden, um relevante und personalisierte Werbeinhalte anzuzeigen.
6 Monate
SIDCC
Dieses Cookie speichert Informationen über Nutzereinstellungen und -informationen für Google Maps.
3 Monate
NID
Das NID-Cookie enthält eine eindeutige ID, die Google verwendet, um Ihre Einstellungen und andere Informationen zu speichern.
6 Monate
CONSENT
Dieses Cookie verfolgt, wie Sie eine Website nutzen, um Ihnen Werbung zu zeigen, die für Sie interessant sein könnte.
18 Jahre
__Secure-3PAPISID
Dieses Cookie wird verwendet, um die Werbedienste von Google zu unterstützen
2 Jahre
__Secure-3PSID
Dieses Cookie wird verwendet, um die Werbedienste von Google zu unterstützen
2 Jahre
__Secure-3PSIDCC
Dieses Cookie wird verwendet, um die Werbedienste von Google zu unterstützen.
6 Monate