記者從中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)獲悉，該臺(tái)研究員韓文標(biāo)帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，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。這一成果是引力波天文學(xué)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，為揭開(kāi)雙黑洞的形成之謎提供了全新線索。相關(guān)成果于8月1日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《天體物理雜志快報(bào)》上。

自2015年人類首次探測(cè)到引力波以來(lái)，國(guó)際引力波探測(cè)聯(lián)合機(jī)構(gòu)（LIGO-Virgo-KAGRA合作組織）已探測(cè)到超過(guò)100次引力波事件，其中絕大多數(shù)來(lái)自雙黑洞并合。這些事件為人類理解雙黑洞并合的物理過(guò)程提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，但目前科學(xué)家們對(duì)雙黑洞如何形成、如何演化的機(jī)制還不確定。

“2018年，我和合作者首次提出了‘極端質(zhì)量比旋近雙星（b-EMRI）’理論設(shè)想，就是由一個(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。”從那時(shí)起，韓文標(biāo)團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始從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(guò)分析，團(tuán)隊(duì)把目標(biāo)瞄準(zhǔn)引力波事件GW190814。論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)博士楊舒程介紹：“GW190814里的兩個(gè)黑洞挺不一般，其質(zhì)量大小差了約10倍。這么懸殊的組合可能是它們?cè)鸵粋€(gè)超大質(zhì)量黑洞組成‘三人組’，在彼此的引力拉扯下越靠越近。也有人認(rèn)為，它們誕生在活動(dòng)星系核的吸積盤(pán)里，被周圍其他致密天體的引力推搡著慢慢靠近，最終并合。”

研究團(tuán)隊(duì)注意到，若雙黑洞在第三個(gè)致密天體附近并合，它們繞第三個(gè)天體的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生視向加速度——即沿觀測(cè)者視線方向的加速度。這種加速度會(huì)通過(guò)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”。基于此，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種新的引力波波形模板，該模板在引力波事件GW190814的分析中也得到了印證。

“這是國(guó)際上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。”韓文標(biāo)說(shuō)，“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，這對(duì)于揭示雙黑洞形成通道具有重要價(jià)值。”（齊芳、顏維琦）