双黑洞在超大质量黑洞附近并合艺术示意图。（上海天文台供图）宇宙中存在双黑洞系统，还会并合产生引力波，这本已足够令人惊叹。但中国科学院上海天文台韩文标研究员带领的科研团队最新发现，这些双黑洞的背后还可能隐藏着质量更大的“神秘天体”——双黑洞并合事件可能发生在第三个致密天体附近。
这一引力波天文学领域的突破性进展，为揭开双黑洞的形成之谜提供了全新线索。论文今天凌晨发表在国际天文学知名期刊《天体物理杂志快报》上。
自2015年人类首次探测到引力波以来，LIGOVirgo-KAGRA合作组织已探测了超过100次引力波事件，其中绝大多数来自双黑洞并合。这些事件为人类理解双黑洞并合的物理过程提供了关键数据。但是，目前学术界对双黑洞如何形成、演化的机制还不确定。
论文通讯作者、上海天文台引力波团组负责人韩文标介绍，他和合作者于2018年首次提出了“b-EMRI”的设想，即由一个超大质量黑洞抓住一对双黑洞，形成一个“三人组”——双黑洞在超大质量黑洞附近“跳舞”，进而辐射多频段的引力波。
该系统在国际上被新一代太空引力波探测项目LISA计划写入白皮书，也被中国空间引力波探测计划列为独特波源。从那时起，韩文标团队就开始从LIGOVirgo引力波数据中寻找双黑洞在超大质量黑洞附近并合的证据。
经过分析，团队把目标瞄准了引力波事件GW190814。论文第一作者杨舒程博士介绍，GW190814里的两个黑洞质量相差近10倍，如此悬殊的组合可能是因为它们曾和一个超大质量黑洞组成“三人组”，在彼此引力的拉扯下越靠越近。“也有人认为，它们诞生在活动星系核的吸积盘里，被周围其他致密天体的引力推搡着慢慢靠近，最终并合。”
研究团队注意到，若双黑洞在第三个致密天体附近并合，其绕第三个天体的轨道运动会产生视向加速度，而且会在引力波频率信号中留下独特“印记”。为捕捉这一信号，团队构建了一种针对性方法进行研究分析。结果显示，数据强烈支持“存在视向加速度”的结论。
“这是国际上首次在双黑洞并合事件中发现第三致密天体存在的明确迹象。”韩文标表示，这一发现在揭示双黑洞形成通道方面具有重要价值。
随着下一代地面和空间引力波探测器投入使用，人类将能更精确地捕捉引力波信号中的细微变化。未来可能会有更多类似发现，帮助人类理解双黑洞的形成演化机制。