观测仪观测过程中发现越来越多的双星合并现象
关于黑洞合并的最新研究表明双黑洞系统中的黑洞通常都有着相似的质量——这表明双黑洞系统很可能是由“大质量恒星对”演化而成。
随着激光干涉引力波天文台（LIGO）（译者按：位于美国路易斯安那州的列文斯顿和华盛顿州的汉福德，由两个引力波探测器组合而成）和室女座干涉仪（译者按：位于意大利比萨附近，是大型引力波探测仪）的运行，越来越多的黑洞合并现象被发现。人们开始产生疑问：这些发生合并的黑洞有何共同之处？又或是它们的合并纯属偶然？
上图为黑洞合并的模拟图像（正视），LIGO表示他们在最初的两次观测中探测到了十次双黑洞合并现象。
图源：“SXS透镜” (SXS Lensing)
双黑洞系统及其起源
双黑洞系统（BBHs）的成因尚无定论，而系统中黑洞质量往往高于预期的现象又这使双黑洞系统成因的溯源变得更加复杂。一些天文学家认为双黑洞系统是大质量双恒星系统的产物，而另一些人则提出了稠密恒星群中黑洞彼此相遇并配对的假说。还有一种可能是由于双黑洞系统中的黑洞形成于初期宇宙——因而跳过了恒星形态并最终形成了双黑洞系统。
上图为艺术家对于两个黑洞合并过程的描绘
图源：T·派欧（T Pyle）（来自LIGO）
研究双黑洞合并是探索双黑洞组成的一种很好的方式。黑洞合并过程中产生的引力波包含了关于两个黑洞组成的参数（例如质量）。激光干涉引力波天文台与室女座干涉仪在最初的两次观测中探测到了10次双黑洞合并现象，发生合并的黑洞质量从18到84个太阳质量不等。
在一项新的研究中玛雅·菲什巴赫（Maya Fishbach）与芝加哥大学的丹尼尔·霍尔兹（Daniel Holz）共同探索了系统中两个黑洞质量对于其配对机制的影响。他们发现一些有趣的事情——双黑洞系统中黑洞的共同点可能远超人们预期！
可能的配对机制
费许巴克（Fishbach）和霍尔茨（Holz）试图通过黑洞质量分布差异来理解双黑洞配对机制，并将其分为三种情况：
双黑洞系统中的质量分布只受系统中最大和最小质量黑洞的影响。
双黑洞系统中黑洞质量的分布取决于最大与最小质量黑洞以及系统中两黑洞的质量比。
双黑洞系统中黑洞质量的分布取决于最大质量与最小质量黑洞的分布、两个黑洞间的质量比以及双黑洞系统的总质量。
上图蓝色标记为激光干涉引力波天文台（LIGO）在前两次观测中探测到的双黑洞系统估计质量（不考虑不确定性）。如果将不确定性考虑其中，激光干涉引力波天文台（LIGO）所观测到的10个双黑洞系统都具有相同的组分质量。
图源：LIGO-Virgo/弗兰克·伊拉夫斯凯（Frank Elavsky）/西北大学（Northwestern U.）
费许巴克（Fishbach）和霍尔茨（Holz）在对10个双黑洞合并过程的观测数据进行上述三种假设的建模后有了两个重大发现：1. 随机配对几乎是不可能的。2.双黑洞系统中黑洞质量相似的可能性是其他情况的五倍。
那些最终形成相似质量双黑洞系统的模型通常由大质量双恒星模型演化而成。当然这也并不意味着可以将其他的双黑洞系统形成机制排除在外，费许巴克（Fishbach）和霍尔茨（Holz）的研究表明：未来的模型可能需要将双黑洞系统中两个黑洞的质量比考虑在内。
当然，这项研究仅仅基于十次双黑洞合并现象的数据，随着激光干涉引力波天文台与室女座干涉仪更多观测的进行，天文学家将很快能够获取更多的观测数据并解开双黑洞系统如何形成的谜团。
BY: AAS NOVA
FY: Milo_Guo
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