就在一年前，即 2019 年 4 月 12 日，LIGO-Virgo 合作检测到，从两个史诗般的碰撞中跨越时空荡漾开来来自24亿光年之外。 令人惊奇的是，到目前为止，这本身并没有什么不寻常的。
但是，正如天文学家现在所揭示的那样，实际的 GW 190412 碰撞是我们以前从未见过的。 GW 190412 不是两个质量大致相等、质量在太阳质量 20 到 40 倍之间的黑洞，而是由一个非常不均匀的双星产生的。
根据对这些涟漪引力波的分析，天文学家发现其中一个黑洞的尺度倾斜约为 29.7 个太阳质量，而另一个黑洞的尺度要小三倍以上，仅为 8.4 个太阳质量。
这也是质量最低的迄今为止检测到的双星系统 - 这是非常令人兴奋的，因为这意味着它们的合并产生了比任何其他黑洞合并都更长的信号 - 有大量数据可供探测。
西北大学和 LIGO 合作组织的天文学家克里斯托弗·贝里 (Christopher Berry) 解释说：“这些质量本身都不足为奇。我们知道黑洞有这些尺寸。新鲜的是质量的比例。”在一篇博文中。
“这一观察让我们检验我们的预测以一种新的方式发出信号，这是理解双黑洞如何形成的难题的另一部分。”
合作的调查结果在美国物理学会四月虚拟会议上提出。
由于其他引力波事件是由大致等质量的黑洞双星产生的，因此这反映在信号中。 由于黑洞的质量相同，因此它们在每个轨道上都会返回到相同的相对位置。
这导致引力波频率约为双星系统轨道频率的两倍，即黑洞彼此绕轨道运行所需的时间。 但当系统质量严重不平衡时，轨道就会不均匀。 这会产生第二个较弱的引力波频率。
这是在 GW 190412 中观察到的，它产生了（在黑洞合并中通常发现的线性调频家族中）两个不同的频率，就好像两根吉他弦同时振动一样，是一对频率。
令人惊讶的是，这些频率相当于五个音符的间隔 - 这就是所谓的纯五度。 当你开始唱歌时一闪一闪亮晶晶，前两次闪烁构成了这个音程。
这些频率不仅非常出色，还使团队能够执行另一项测试， 也。 基本上，他们将引力波信号分为前半部分和后半部分，并使用基于广义相对论的方程来计算每一半信号的另一部分。
两半与计算相匹配，产生了迄今为止该测试中最可靠的结果。
根据合并的不寻常信号，该团队还能够进行更多测量。 他们能够确定较大的黑洞正在旋转——这通常是一件很难测量的事情，并且只有在之前（并且暂时）的另外两次合并中才实现。
在 GW 190412 中，这种旋转似乎相当快，这可能是解释这种不均匀双星是如何存在的线索。 你看，有几种用于黑洞双星形成的天体物理模型，但大多数模型都会产生或多或少的等质量对。
最明显的是双星系统，其中每颗恒星都塌缩成黑洞。 然而，人们认为这些不能产生质量差异较大的双黑洞，从而排除了 GW 190412 的可能性。
黑洞有可能是单独形成的，然后以某种方式聚集在一起，在轨道上相互捕获。 但较大黑洞的高自旋表明它可能在 GW 190412 之前与其他黑洞合并。
如果黑洞处于三重或四重系统中，则较大的黑洞可能已经与其他黑洞合并。 如果它们只是漂浮在正常空间中，合并产生的反冲力会破坏系统，但有一种情况可以发挥作用：在星系中心活跃的超大质量黑洞周围的圆盘中。
在那里，极端的引力环境可以让恒星质量的黑洞经历几次连续的合并，而不会被反冲力踢出。
现阶段还无法确定，但通过 LIGO-Virgo 合作每隔几天进行一次检测，我们可能不必等待太久就能得到答案。
顺便说一句，这对组合并不是 GW 190412 产生的唯一巧合。 两个黑洞之间的质量比“大致等于普通奥利奥与巨型奥利奥的填充比例”，贝里指出。
“奥利奥和黑洞形成之间联系的调查正在进行中。”
您可以阅读该团队的完整论文LIGO 网站。
