雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近并合想象圖。上海天文臺(tái)供圖
嘿！你以為看見(jiàn)宇宙中神秘的雙黑洞共舞就很震撼了？那可能要刷新一下認(rèn)知了。
并合的雙黑洞背后，還藏著更隱秘的“大佬”。中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)科研人員最近在引力波天文學(xué)領(lǐng)域取得了突破性發(fā)現(xiàn)：雙黑洞并合事件可能發(fā)生在第三個(gè)致密天體的“眼皮子底下”。
這一發(fā)現(xiàn)為揭開(kāi)雙黑洞的形成之謎提供了全新線索，相關(guān)成果于近日發(fā)表在國(guó)際天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊《天體物理雜志快報(bào)》上。
自2015年人類(lèi)首次探測(cè)到引力波以來(lái)，人類(lèi)就仿佛握住了聆聽(tīng)宇宙深處心跳的鑰匙。相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家們作為宇宙的“忠實(shí)聽(tīng)眾”，迄今已捕捉到超過(guò)100次引力波事件，其中絕大多數(shù)來(lái)自雙黑洞并合。這些來(lái)自宇宙彼端的轟鳴，供人類(lèi)探索雙黑洞并合前最后的“宇宙雙人舞”，提供了理解其物理過(guò)程的寶貴線索。然而，這場(chǎng)壯麗演出的幕后，雙黑洞如何誕生？又如何一步步共舞直至并合湮滅？這依然是橫亙?cè)诳茖W(xué)家面前的巨大謎題。
“2018年，我和合作者首次提出了b-EMRI，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。該系統(tǒng)在國(guó)際上被LISA計(jì)劃寫(xiě)入白皮書(shū)，也被中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃列為獨(dú)特波源。”此次成果論文通訊作者、上海天文臺(tái)引力波團(tuán)組負(fù)責(zé)人韓文標(biāo)研究員說(shuō)。
科研團(tuán)隊(duì)從2018年起，就已經(jīng)開(kāi)始從引力波數(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(guò)分析，團(tuán)隊(duì)把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了引力波事件GW190814。
“GW190814的兩個(gè)黑洞挺不一般，其質(zhì)量大小差了快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(pán)里，被周?chē)渌旅芴祗w的引力推搡著慢慢靠近，最終并合。”論文的第一作者楊舒程說(shuō)。
研究團(tuán)隊(duì)敏銳地觀察到，當(dāng)雙黑洞在第三個(gè)致密天體附近并合時(shí)，它環(huán)繞第三個(gè)天體的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一種關(guān)鍵效應(yīng)“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(guò)多普勒效應(yīng)調(diào)制引力波的頻率，從而在探測(cè)信號(hào)中留下獨(dú)特的“加速度印記”。
為了精準(zhǔn)捕獲這一微妙信號(hào)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了一種新型引力波波形模板，其中直接融入了視向加速度的影響?；谶@一模板，他們應(yīng)用貝葉斯推斷方法，系統(tǒng)分析了多個(gè)高信噪比雙黑洞事件的引力波數(shù)據(jù)。
結(jié)果顯示，對(duì)于著名的GW190814事件，包含視向加速度的新模型表現(xiàn)顯著超越傳統(tǒng)的“孤立雙黑洞”模型。
“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。”韓文標(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，在揭示雙黑洞形成通道方面具有重要價(jià)值。”
研究團(tuán)隊(duì)表示，隨著下一代地面引力波探測(cè)器和空間探測(cè)器投入使用，人類(lèi)將能更精確地捕捉引力波信號(hào)中的細(xì)微變化。未來(lái)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多類(lèi)似GW190814的事件，幫助人類(lèi)理解雙黑洞的形成演化機(jī)制。
雙黑洞在超大質(zhì)量黑洞附近并合想象圖。上海天文臺(tái)供圖
嘿！你以為看見(jiàn)宇宙中神秘的雙黑洞共舞就很震撼了？那可能要刷新一下認(rèn)知了。
并合的雙黑洞背后，還藏著更隱秘的“大佬”。中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)科研人員最近在引力波天文學(xué)領(lǐng)域取得了突破性發(fā)現(xiàn)：雙黑洞并合事件可能發(fā)生在第三個(gè)致密天體的“眼皮子底下”。
這一發(fā)現(xiàn)為揭開(kāi)雙黑洞的形成之謎提供了全新線索，相關(guān)成果于近日發(fā)表在國(guó)際天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊《天體物理雜志快報(bào)》上。
自2015年人類(lèi)首次探測(cè)到引力波以來(lái)，人類(lèi)就仿佛握住了聆聽(tīng)宇宙深處心跳的鑰匙。相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家們作為宇宙的“忠實(shí)聽(tīng)眾”，迄今已捕捉到超過(guò)100次引力波事件，其中絕大多數(shù)來(lái)自雙黑洞并合。這些來(lái)自宇宙彼端的轟鳴，供人類(lèi)探索雙黑洞并合前最后的“宇宙雙人舞”，提供了理解其物理過(guò)程的寶貴線索。然而，這場(chǎng)壯麗演出的幕后，雙黑洞如何誕生？又如何一步步共舞直至并合湮滅？這依然是橫亙?cè)诳茖W(xué)家面前的巨大謎題。
“2018年，我和合作者首次提出了b-EMRI，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。該系統(tǒng)在國(guó)際上被LISA計(jì)劃寫(xiě)入白皮書(shū)，也被中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃列為獨(dú)特波源。”此次成果論文通訊作者、上海天文臺(tái)引力波團(tuán)組負(fù)責(zé)人韓文標(biāo)研究員說(shuō)。
科研團(tuán)隊(duì)從2018年起，就已經(jīng)開(kāi)始從引力波數(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(guò)分析，團(tuán)隊(duì)把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了引力波事件GW190814。
“GW190814的兩個(gè)黑洞挺不一般，其質(zhì)量大小差了快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(pán)里，被周?chē)渌旅芴祗w的引力推搡著慢慢靠近，最終并合。”論文的第一作者楊舒程說(shuō)。
研究團(tuán)隊(duì)敏銳地觀察到，當(dāng)雙黑洞在第三個(gè)致密天體附近并合時(shí)，它環(huán)繞第三個(gè)天體的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一種關(guān)鍵效應(yīng)“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(guò)多普勒效應(yīng)調(diào)制引力波的頻率，從而在探測(cè)信號(hào)中留下獨(dú)特的“加速度印記”。
為了精準(zhǔn)捕獲這一微妙信號(hào)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了一種新型引力波波形模板，其中直接融入了視向加速度的影響。基于這一模板，他們應(yīng)用貝葉斯推斷方法，系統(tǒng)分析了多個(gè)高信噪比雙黑洞事件的引力波數(shù)據(jù)。
結(jié)果顯示，對(duì)于著名的GW190814事件，包含視向加速度的新模型表現(xiàn)顯著超越傳統(tǒng)的“孤立雙黑洞”模型。
“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。”韓文標(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，在揭示雙黑洞形成通道方面具有重要價(jià)值。”
研究團(tuán)隊(duì)表示，隨著下一代地面引力波探測(cè)器和空間探測(cè)器投入使用，人類(lèi)將能更精確地捕捉引力波信號(hào)中的細(xì)微變化。未來(lái)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多類(lèi)似GW190814的事件，幫助人類(lèi)理解雙黑洞的形成演化機(jī)制。
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-2-3323-0.html我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)第三致密天體存在跡象
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