在两个黑洞合并产生的背景噪音中,一个奇怪信号或许是首次探测到的,由三个恒星质量黑洞组成、在引力作用下共舞的系统。
根据对激光干涉引力波天文台(LIGO)、处女座干涉仪(Virgo)和神冈引力波探测器(KAGRA)合作项目数据的最新分析,2019 年一次双黑洞碰撞的数据显示出异常加速迹象,表明可能存在第三个黑洞。
中国科学院天文学家韩文标表示:“这是国际上首次发现双黑洞合并事件中存在第三个致密天体的明确证据。” 该发现表明,GW190814 中的双黑洞可能并非孤立形成,而是更复杂引力系统的一部分,为研究双黑洞的形成途径提供了重要见解。
自 2015 年首次探测到引力波以来,科学家已记录了约 300 次合并事件。在这些事件中,双黑洞最终完成轨道衰减并碰撞,合并为一个天体,并向时空结构中发出引力波涟漪。
天文学家可以分析这些涟漪中的信号,以确定所涉及黑洞的质量。一些合并事件暗示了所谓的层级合并,即一系列合并导致黑洞越来越大。
这是因为恒星质量黑洞在形成时有一个质量上限。当大质量恒星发生超新星爆发并抛掉外层,留下的核心在自身引力作用下坍缩形成黑洞。超过一定恒星质量,整个星体包括核心都会完全爆炸,只留下碎片。因此,如果探测到的黑洞质量超过该上限,科学家推断该黑洞是先前合并的产物。
GW190814 涉及的黑洞并未超过质量上限。相反,其中一个黑洞被认为是有史以来探测到的最小此类黑洞,其质量仅为太阳质量的 2.6 倍,几乎接近中子星质量下限。另一个黑洞则大得多,约为 23 倍太阳质量。这种质量比超出了恒星演化模型的预测,因为双天体通常由两个大小相当的天体组成。
中国科学院杨书成领导的团队认为,这种质量比表明其有着复杂的过去。一对黑洞可能是在第三个大得多的天体引力作用下聚集在一起,这对双黑洞围绕着第三个天体运行。
因此,他们仔细研究了引力波数据。围绕第三个ƛ..
根据他们的模型,数据表明视线方向加速度为真空光速的 0.0015 倍,置信度约为 90%,暗示存在第三个未被观测到的黑洞。
这一结果可能意味着,至少在某些情况下,黑洞合并发生的环境比我们已知的更为复杂。数据中可能还隐藏着更多此类及其他复杂情况的线索,等待有人开发工具去发现。
此外,该发现通过验证存在可发生合并的三星黑洞系统,为层级合并提供了更多证据。
LIGO – Virgo – KAGRA 引力波天文台的下一次观测运行预计将提供大量关于黑洞合并的新数据。或许还能揭示黑洞合并发生的环境,以及宇宙中黑洞相互作用的不同方式。

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