Бросьте в пруд два камня разной формы — круги на воде расскажут, какой из них был гладким, а какой угловатым. Так же работают гравитационные волны: когда два сверхплотных объекта сливаются, дрожь пространства-времени разносит подробности об их внутреннем устройстве.

Считается, что у чёрных дыр нет «волос» — дополнительных деталей, кроме массы и скорости вращения. Это предсказывает теорема об отсутствии волос. Нейтронные звёзды или гипотетические экзотические объекты устроены сложнее: их сплюснутость или грушевидность зависят от того, из какого «теста» они слеплены (физики называют это уравнением состояния). Когда такие тела кружатся в паре, их вращение создаёт небольшие отличия в форме — квадрупольный и октупольный моменты (отклонения от идеального шара и более тонкие искажения). Эти отличия чуть-чуть меняют ритм испускаемых гравитационных волн.

Авторы работы взяли гибкий метод (FTI), который не привязан к конкретной теории, и добавили в форму сигнала поправки, отвечающие за эти моменты. Сначала они проверили подход на искусственных сигналах, затем применили к реальным данным, собранным коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA. Оказалось, что нынешние детекторы пока не могут надёжно измерить такие тонкости. Но будущие установки — Телескоп Эйнштейна и Cosmic Explorer — способны определить квадрупольный момент с точностью до нескольких сотых, а октупольный — до десятых долей. Это в сто раз лучше сегодняшних ограничений. Если сигнал покажет отклонение от чёрнодырного шаблона, значит, мы поймали самозванца — например, нейтронную звезду или нечто совсем необычное.