雙黑洞背後竟藏“神祕大佬”？第三緻密天體行蹤首現

宇宙中的雙黑洞系統已足夠令人驚歎，但中國科學院上海天文臺科研人員最新發現，這些雙黑洞可能並非“孤獨行者”，其背後還可能隱藏着更爲神祕的“大佬”！

近日，中國科學院上海天文臺韓文標研究員帶領的科研團隊在引力波天文學領域取得突破性進展，首次發現雙黑洞併合事件可能發生在第三個緻密天體附近。這一成果爲揭開雙黑洞的形成之謎提供了全新線索，相關成果於2025年8月1日發表在國際天文學學術期刊《天體物理雜誌快報》上。

LIGO-Virgo-KAGRA引力波合作組織公佈的引力波事件

2015年人類首次探測到引力波以來，LIGO-Virgo-KAGRA合作組織已探測了超過100次引力波事件，其中絕大多數來自雙黑洞併合。這些事件爲人類理解雙黑洞併合的物理過程提供了關鍵數據，但目前學術界對雙黑洞如何形成、如何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研究員介紹，2018年，他和合作者首次提出了“b-EMRI”的設想，就是由一個超大質量黑洞抓住一對雙黑洞，形成一個“三人組”——雙黑洞在超大質量黑洞附近“跳舞”，進而輻射多頻段的引力波。

該系統在國際上被LISA計劃寫入白皮書、也被中國空間引力波探測計劃列爲獨特波源。從那時起，韓文標團隊就開始從LIGO-Virgo引力波數據中尋找雙黑洞在超大質量黑洞附近併合的證據。

經過分析，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裏的兩個黑洞挺不一般，其質量大小差了快10倍，如此懸殊的組合可能是因爲它們曾和一個超大質量黑洞組成“三人組”，在彼此的引力拉扯下越靠越近。“也有人認爲，它們誕生在活動星系核的吸積盤裏，被周圍其他緻密天體的引力推搡着慢慢靠近，最終併合。”

雙黑洞在超大質量黑洞附近併合

研究團隊注意到，若雙黑洞在第三個緻密天體附近併合，其繞第三個天體的軌道運動會產生視向加速度（沿觀測者視線方向的加速度）。這種加速度會通過多普勒效應改變引力波的頻率，在信號中留下獨特“印記”。

爲捕捉這一信號，團隊構建了一種包含視向加速度的引力波波形模板，通過貝葉斯推斷方法，對多個高信噪比雙黑洞事件進行了分析。

結果顯示，對於GW190814事件，包含視向加速度的模型顯著優於傳統的 “孤立雙黑洞” 模型，表明數據強烈支持“存在視向加速度”的結論。

“這是國際上首次在雙黑洞併合事件中發現第三緻密天體存在的明確跡象。”韓文標研究員表示，這一發現意味着GW190814的雙黑洞可能並非孤立形成，而是處於一個更復雜的引力系統中，在揭示雙黑洞形成通道方面具有重要價值。

隨着愛因斯坦望遠鏡、宇宙探索者等下一代地面引力波探測器，以及LISA、太極、天琴等空間探測器投入使用，人類將能更精確地捕捉引力波信號中的細微變化。未來可能會發現更多類似GW190814的事件，幫助人類理解雙黑洞的形成演化機制。