双黑洞在超大质量黑洞附近并合想象图。上海天文台供图
嘿！你以为看见宇宙中神秘的双黑洞共舞就很震撼了？那可能要刷新一下认知了。
并合的双黑洞背后，还藏着更隐秘的“大佬”。中国科学院上海天文台科研人员最近在引力波天文学领域取得了突破性发现：双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体的“眼皮子底下”。
这一发现为揭开双黑洞的形成之谜提供了全新线索，相关成果于近日发表在国际天文学学术期刊《天体物理杂志快报》上。
自2015年人类首次探测到引力波以来，人类就仿佛握住了聆听宇宙深处心跳的钥匙。相关领域的科学家们作为宇宙的“忠实听众”，迄今已捕捉到超过100次引力波事件，其中绝大多数来自双黑洞并合。这些来自宇宙彼端的轰鸣，供人类探索双黑洞并合前最后的“宇宙双人舞”，提供了理解其物理过程的宝贵线索。然而，这场壮丽演出的幕后，双黑洞如何诞生？又如何一步步共舞直至并合湮灭？这依然是横亘在科学家面前的巨大谜题。
“2018年，我和合作者首次提出了b-EMRI，就是由一个超大质量黑洞抓住一对双黑洞，形成一个‘三人组’。双黑洞在超大质量黑洞附近‘跳舞’，进而辐射多频段的引力波。该系统在国际上被LISA计划写入白皮书，也被中国空间引力波探测计划列为独特波源。”此次成果论文通讯作者、上海天文台引力波团组负责人韩文标研究员说。
科研团队从2018年起，就已经开始从引力波数据中寻找双黑洞在超大质量黑洞附近并合的证据。经过分析，团队把目标瞄准了引力波事件GW190814。
“GW190814的两个黑洞挺不一般，其质量大小差了快10倍。这么悬殊的组合可能是它们曾和一个超大质量黑洞组成‘三人组’，在彼此的引力拉扯下越靠越近；也有人认为它们诞生在活动星系核的吸积盘里，被周围其他致密天体的引力推搡着慢慢靠近，最终并合。”论文的第一作者杨舒程说。
研究团队敏锐地观察到，当双黑洞在第三个致密天体附近并合时，它环绕第三个天体的轨道运动会产生一种关键效应“视向加速度”，即沿观测者视线方向的加速度。这种加速度会通过多普勒效应调制引力波的频率，从而在探测信号中留下独特的“加速度印记”。
为了精准捕获这一微妙信号，团队创新性地构建了一种新型引力波波形模板，其中直接融入了视向加速度的影响。基于这一模板，他们应用贝叶斯推断方法，系统分析了多个高信噪比双黑洞事件的引力波数据。
结果显示，对于著名的GW190814事件，包含视向加速度的新模型表现显著超越传统的“孤立双黑洞”模型。
“这是国际上首次在双黑洞并合事件中发现第三致密天体存在的明确迹象。”韩文标说，“这一发现意味着，GW190814的双黑洞可能并非孤立形成，而是处于一个更复杂的引力系统中，在揭示双黑洞形成通道方面具有重要价值。”
研究团队表示，随着下一代地面引力波探测器和空间探测器投入使用，人类将能更精确地捕捉引力波信号中的细微变化。未来可能会发现更多类似GW190814的事件，帮助人类理解双黑洞的形成演化机制。
中青报·中青网记者 张渺
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