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| 科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)為揭開雙黑洞形成之謎提供全新線索 |
雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近并合藝術(shù)示意圖。（上海天文臺供圖）宇宙中存在雙黑洞系統(tǒng)，還會并合產(chǎn)生引力波，這本已足夠令人驚嘆。但中國科學(xué)院上海天文臺韓文標研究員帶領(lǐng)的科研團隊最新發(fā)現(xiàn)，這些雙黑洞的背后還可能隱藏著質(zhì)量更大的“神秘天體”——雙黑洞并合事件可能發(fā)生在第三個致密天體附近。
這一引力波天文學(xué)領(lǐng)域的突破性進展，為揭開雙黑洞的形成之謎提供了全新線索。論文今天凌晨發(fā)表在國際天文學(xué)知名期刊《天體物理雜志快報》上。
自2015年人類首次探測到引力波以來，LIGOVirgo-KAGRA合作組織已探測了超過100次引力波事件，其中絕大多數(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)。但是，目前學(xué)術(shù)界對雙黑洞如何形成、演化的機制還不確定。
論文通訊作者、上海天文臺引力波團組負責人韓文標介紹，他和合作者于2018年首次提出了“b-EMRI”的設(shè)想，即由一個超大質(zhì)量黑洞抓住一對雙黑洞，形成一個“三人組”——雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近“跳舞”，進而輻射多頻段的引力波。
該系統(tǒng)在國際上被新一代太空引力波探測項目LISA計劃寫入白皮書，也被中國空間引力波探測計劃列為獨特波源。從那時起，韓文標團隊就開始從LIGOVirgo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，團隊把目標瞄準了引力波事件GW190814。論文第一作者楊舒程博士介紹，GW190814里的兩個黑洞質(zhì)量相差近10倍，如此懸殊的組合可能是因為它們曾和一個超大質(zhì)量黑洞組成“三人組”，在彼此引力的拉扯下越靠越近。“也有人認為，它們誕生在活動星系核的吸積盤里，被周圍其他致密天體的引力推搡著慢慢靠近，最終并合。”
研究團隊注意到，若雙黑洞在第三個致密天體附近并合，其繞第三個天體的軌道運動會產(chǎn)生視向加速度，而且會在引力波頻率信號中留下獨特“印記”。為捕捉這一信號，團隊構(gòu)建了一種針對性方法進行研究分析。結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)強烈支持“存在視向加速度”的結(jié)論。
“這是國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。”韓文標表示，這一發(fā)現(xiàn)在揭示雙黑洞形成通道方面具有重要價值。
隨著下一代地面和空間引力波探測器投入使用，人類將能更精確地捕捉引力波信號中的細微變化。未來可能會有更多類似發(fā)現(xiàn)，幫助人類理解雙黑洞的形成演化機制。