2015年人类首次探测到引力波以来，国际引力波探测联合机构（LIGO-Virgo-KAGRA合作组织）已探测超过100次引力波事件，其中绝大多数来自双黑洞并合。这些事件为人类理解双黑洞并合的物理过程提供了关键数据，但目前学术界对双黑洞如何形成、如何演化的机制还不确定。
近日，中国科学院上海天文台韩文标研究员带领的科研团队，首次发现这些双黑洞可能并非“孤独行者”，其背后可能隐藏着更为神秘的“大佬”——双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体附近。这一突破性进展为揭开双黑洞的形成之谜提供了全新线索，相关成果于8月1日发表在国际学术期刊《天体物理杂志快报》上。
LIGO-Virgo-KAGRA引力波合作组织公布的引力波事件。上海天文台供图
早在2018年，上海天文台引力波团组负责人韩文标和合作者首次提出一个大胆的科学设想——一个超大质量黑洞和一个绕其运行的恒星质量双黑洞组成“三人组”，当双黑洞在超大质量黑洞附近“跳舞”时，会受到其强大引力作用，轨道逐渐缩小并发射引力波。该“三人组”系统已被国际引力波探测LISA计划列入白皮书，也被中国空间引力波探测计划列为独特波源。从那时起，科研团队就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。
科研团队把目标瞄准了引力波事件GW190814。“这里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。”论文第一作者杨舒程博士介绍。
双黑洞在超大质量黑洞附近并合。上海天文台供图
研究发现双黑洞在第三个致密天体附近并合。上海天文台供图
科研团队还注意到，若双黑洞在第三个致密天体附近并合，其绕第三个天体的轨道运动会产生视向加速度——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改变引力波的频率，在信号中留下独特“印记”。为捕捉这一信号，团队构建了一种包含视向加速度的引力波波形模板，对多个高信噪比双黑洞事件进行了分析，结果表明相关数据强烈支持引力波事件GW190814“存在视向加速度”。
“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。”韩文标表示，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。
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