近日，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員韓文標(biāo)帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在引力波天文學(xué)領(lǐng)域取得進(jìn)展，首次發(fā)現(xiàn)雙黑洞并合事件可能發(fā)生在第三個(gè)致密天體附近。這一成果為揭開雙黑洞的形成之謎提供了新線索。

　　2015年人類首次探測(cè)到引力波以來，LIGO-Virgo-KAGRA合作組織已探測(cè)到超過100次引力波事件，其中多數(shù)來自雙黑洞并合。這些事件為人類理解雙黑洞并合的物理過程提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，但雙黑洞的形成與演化機(jī)制尚不清晰。

　　2018年，韓文標(biāo)等與合作者提出了b-EMRI。b-EMRI是由一個(gè)超大質(zhì)量黑洞抓住一對(duì)雙黑洞，形成一個(gè)“三人組”。雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近“跳舞”，進(jìn)而輻射多頻段的引力波。該系統(tǒng)在國(guó)際上被激光干涉空間天線計(jì)劃寫入白皮書，并被中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃列為獨(dú)特波源。從那時(shí)起，該團(tuán)隊(duì)開始在LIGO-Virgo引力波數(shù)據(jù)中尋找雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近并合的證據(jù)。

　　經(jīng)過分析，研究團(tuán)隊(duì)聚焦于引力波事件GW190814。GW190814中的兩個(gè)黑洞的質(zhì)量相差近10倍。這么懸殊的組合或因它們和一個(gè)超大質(zhì)是黑洞組成“三人組”，在彼此的引力拉扯下越靠越近。也有研究認(rèn)為，它們誕生在活動(dòng)星系核的吸積盤里，被周圍其他致密天體的引力推搡著慢慢靠近并最終并合。

　　科研團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，若雙黑洞在第三個(gè)致密天體附近并合，其繞第三個(gè)天體的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生視向加速度——沿觀測(cè)者視線方向的加速度。這種加速度通過多普勒效應(yīng)改變引力波的頻率，在信號(hào)中留下獨(dú)特“印記”。為捕捉這一信號(hào)，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了包含視向加速度的引力波波形模板，通過貝葉斯推斷方法，對(duì)多個(gè)高信噪比雙黑洞事件進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，對(duì)于GW190814事件，包含視向加速度的模型優(yōu)于傳統(tǒng)的“孤立雙黑洞”模型。該事件視向加速度約為0.002c?s-1，貝葉斯因子達(dá)到58:1，表明數(shù)據(jù)支持“存在視向加速度”的結(jié)論。

　　這是首次在雙黑洞并合事件中發(fā)現(xiàn)第三致密天體存在的明確跡象。同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)意味著GW190814的雙黑洞可能并非孤立形成，而是處于一個(gè)更復(fù)雜的引力系統(tǒng)中，在揭示雙黑洞形成通道方面具有重要價(jià)值。

　　8月1日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理雜志快報(bào)》（The Astrophysical Journal Letters）上。

　　雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近并合