每一对合并黑洞的背后，都有一位神秘的“巨人”？

发生在神秘超大质量黑洞引力场中的黑洞合并事件。

中国科学院上海天文台（SHAO）

近日在一篇发表于《天体物理学快报》上的论文中，来自中国的科学家称，宇宙中那些合并的双黑洞背后，可能隐藏着来自第三方的神秘力量。

由中国上海天文台韩文标博士主持的科研团队在研究中发现了一个有力证据，表明触发GW190814引力波事件的黑洞合并，是在第三方致密天体的强引力场中发生的。

自2015年首次探测到引力波以来，人们已经观测到大量由双黑洞合并触发的引力波事件——但是对于其中的细节知之甚少。

韩文标博士的团队此前曾经提出过一个模型，描述了一种由超大质量黑洞俘获双黑洞系统，进而形成多级三体系统的可能性。在这种多级三体系统中，一对黑洞会作为一个整体环绕另一个超大质量黑洞运行，并产生多频段引力波。

为了证明双黑洞合并确有可能发生在超大质量黑洞引力场中，研究人员一直在引力波数据库中寻找证据。

此次人们重点关注了GW190814引力波事件，因为触发该事件的双黑洞质量比高达10∶1——这种极端的质量比，意味着它们可能曾经与一个超大质量黑洞组成过三体系统，并在引力的作用下逐渐接近最终融合；它们也有可能形成于活跃星系核的吸积盘内，并在周围其他致密天体的引力影响下逐渐靠拢合并。

研究人员称，如果双黑洞是在第三方致密天体附近合并的，那么它们环绕该天体的轨道运动，就会导致它们合并后在视线方向上获得一个加速度。这个加速度会产生“多普勒效应”，改变其产生的引力波频率，并在我们探测到的信号中留下独特印记。

研究人员开发了一个将这种视线加速度包含在内的引力波波形模板，并用“贝叶斯推断”分析了多个高信噪比的双黑洞合并事件数据。

结果显示，引入视线加速度亦即引入第三方黑洞影响的模型，要明显优于传统的孤立双黑洞模型。

数据显示，该对双黑洞沿视线方向存在的加速度约为0.002c/s（c为光速）。数值置信水平90%，“贝叶斯因子”（模型可信度）58∶1。这表明触发GW190814事件的这对黑洞确实更有可能隶属于一个比其本身更加复杂的引力系统。

韩文标博士称，这是首次发现相关证据，表明双黑洞合并事件中存在第三方致密天体。

参考 Indication for a Compact Object Next to a LIGO–Virgo Binary Black Hole Merger https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adeaad