每一對合并黑洞的背后，都有一位神秘的“巨人”？

發(fā)生在神秘超大質(zhì)量黑洞引力場中的黑洞合并事件。

中國科學院上海天文臺（SHAO）

近日在一篇發(fā)表于《天體物理學快報》上的論文中，來自中國的科學家稱，宇宙中那些合并的雙黑洞背后，可能隱藏著來自第三方的神秘力量。

由中國上海天文臺韓文標博士主持的科研團隊在研究中發(fā)現(xiàn)了一個有力證據(jù)，表明觸發(fā)GW190814引力波事件的黑洞合并，是在第三方致密天體的強引力場中發(fā)生的。

自2015年首次探測到引力波以來，人們已經(jīng)觀測到大量由雙黑洞合并觸發(fā)的引力波事件——但是對于其中的細節(jié)知之甚少。

韓文標博士的團隊此前曾經(jīng)提出過一個模型，描述了一種由超大質(zhì)量黑洞俘獲雙黑洞系統(tǒng)，進而形成多級三體系統(tǒng)的可能性。在這種多級三體系統(tǒng)中，一對黑洞會作為一個整體環(huán)繞另一個超大質(zhì)量黑洞運行，并產(chǎn)生多頻段引力波。

為了證明雙黑洞合并確有可能發(fā)生在超大質(zhì)量黑洞引力場中，研究人員一直在引力波數(shù)據(jù)庫中尋找證據(jù)。

此次人們重點關注了GW190814引力波事件，因為觸發(fā)該事件的雙黑洞質(zhì)量比高達10∶1——這種極端的質(zhì)量比，意味著它們可能曾經(jīng)與一個超大質(zhì)量黑洞組成過三體系統(tǒng)，并在引力的作用下逐漸接近最終融合；它們也有可能形成于活躍星系核的吸積盤內(nèi)，并在周圍其他致密天體的引力影響下逐漸靠攏合并。

研究人員稱，如果雙黑洞是在第三方致密天體附近合并的，那么它們環(huán)繞該天體的軌道運動，就會導致它們合并后在視線方向上獲得一個加速度。這個加速度會產(chǎn)生“多普勒效應”，改變其產(chǎn)生的引力波頻率，并在我們探測到的信號中留下獨特印記。

研究人員開發(fā)了一個將這種視線加速度包含在內(nèi)的引力波波形模板，并用“貝葉斯推斷”分析了多個高信噪比的雙黑洞合并事件數(shù)據(jù)。

結果顯示，引入視線加速度亦即引入第三方黑洞影響的模型，要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的孤立雙黑洞模型。

數(shù)據(jù)顯示，該對雙黑洞沿視線方向存在的加速度約為0.002c/s（c為光速）。數(shù)值置信水平90%，“貝葉斯因子”（模型可信度）58∶1。這表明觸發(fā)GW190814事件的這對黑洞確實更有可能隸屬于一個比其本身更加復雜的引力系統(tǒng)。

韓文標博士稱，這是首次發(fā)現(xiàn)相關證據(jù)，表明雙黑洞合并事件中存在第三方致密天體。

參考 Indication for a Compact Object Next to a LIGO–Virgo Binary Black Hole Merger https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adeaad