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星空有約丨我國科研人員首次發(fā)現(xiàn):雙黑洞背后可能隱藏第三個(gè)致密天體

  新華社上海8月1日電(記者張建松)宇宙中的雙黑洞已令人驚嘆,但中國科學(xué)院上海天文臺科研人員最新研究發(fā)現(xiàn),雙黑洞的背后,還可能隱藏了更為神秘的“大佬”——第三個(gè)致密天體。

  由中國科學(xué)院上海天文臺研究員韓文標(biāo)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的這項(xiàng)研究,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。這一成果為揭開雙黑洞的形成之謎提供了全新線索,是引力波天文學(xué)領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展。

  自2015年人類首次探測到引力波以來,超過100次引力波事件被探測到,其中絕大多數(shù)來自雙黑洞并合。雙黑洞是如何形成和演化的?目前學(xué)術(shù)界尚無定論。2018年,韓文標(biāo)和合作者首次提出一種新穎的三體系統(tǒng)“極端質(zhì)量比旋近雙星(b-EMRI)”理論設(shè)想,即雙黑洞是被一個(gè)超大質(zhì)量致密天體(包括超大質(zhì)量黑洞)抓住,形成了“三人組”。雙黑洞在這個(gè)致密天體附近“跳舞”,進(jìn)而輻射多頻段的引力波。該理論設(shè)想提出后,引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注。

雙黑洞在超大質(zhì)量致密天體附近并合示意圖(上海天文臺供圖)

  為進(jìn)一步證實(shí)該理論設(shè)想,韓文標(biāo)帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)深入研究已探測到的100多次引力波事件,最終將目標(biāo)鎖定在引力波事件GW190814,這次事件中的兩個(gè)黑洞質(zhì)量相差近10倍。這么懸殊的組合,很可能就是它們背后存在一個(gè)致密天體,組成了“三人組”,在彼此的引力拉扯下越靠越近。

  但如何進(jìn)行證實(shí)呢?研究團(tuán)隊(duì)注意到,如果雙黑洞在第三個(gè)致密天體附近并合,其繞第三個(gè)致密天體的軌道運(yùn)動會產(chǎn)生“視向加速度”,即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(yīng)改變引力波的頻率,在信號中留下獨(dú)特“印記”。

  為捕捉這一信號,團(tuán)隊(duì)構(gòu)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(gè)高信噪比雙黑洞事件進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示在GW190814事件中存在“視向加速度”,給出了第三個(gè)致密天體存在的強(qiáng)烈證據(jù)。

  8月1日,國際天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》發(fā)表了相關(guān)研究論文。

  策劃:孫聞

  記者:張建松

  海報(bào)設(shè)計(jì):程思琪 姜賀

  新華社國內(nèi)部、新華社上海分社聯(lián)合制作