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我國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)第三致密天體存在跡象

2025-08-03 08:34:00

來(lái)源:光明日?qǐng)?bào)

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)星系核的吸積盤里,被周圍其他致密天體的引力推搡著慢慢靠近,最終并合?!?/p>

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?!表n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?!保R芳、顏維琦)

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