图解:LIGO-Virgo探测的GW190412时间频率图。从上到下分别为LIGO Hanford、LIGO Livingston和Virgo。LIGO的两台探测器得到的双星“嗡嗡”声更清晰,其中Livingston获得的信号最大
(图源:gw-openscience)
令人惊讶的是,这两个频率相当于相隔五个音符,也就是所谓的一个纯五度音程。当你唱 "一闪一闪,亮晶晶"时,第一个“一闪”就构成了这个音程。
研究小组对这些频率进行了另一个基于广义相对论的测试。基本上他们把引力波分为前后两部分,并用广义相对论的方程来计算得出信号的另一部分。
前后两部分与计算结果相吻合,产生了迄今为止这项研究中最可靠的结果。
基于合并后产生的不寻常信号,研究小组还能进行更多测量。他们能够确定较大的黑洞正在自转——这通常非常难测量,之前也仅在两个其他黑洞的合并中暂时出现过。
在GW190412中,这种自转似乎相当快。这可能是一个线索,来说明这样一个不均匀的双星是怎么形成的。黑洞双星的形成有几种天体物理学模型,但大多数模型都是等质量对。
图解:两个相互环绕的黑洞模型(图源:scitchdaily)
最公认模型的是一种双星系统,其中每一颗恒星都会坍缩成一个黑洞。然而,人们认为这不可能产生质量差距较大的黑洞双星,于是GW190412由此产生的可能性就被排除了。
有可能这些黑洞是独立产生的,然后以某种方式聚集在一起,在轨道上相互吸引。但高速自转的较大黑洞表明,在GW190412形成之前,该黑洞可能已经与其他黑洞合并在一起了。
如果这些黑洞是在三星或者四星系统中,那么可能较大的黑洞已经与其他黑洞进行了合并。若它们只是漂浮在常规空间中,合并后的反冲力会扰乱这个系统——但如果是处在星系中央超大质量黑洞周围的圆盘中,那么合并是可行的。
在那里,极端引力环境可以让与恒星相同质量的黑洞连续几次合并,而不会被反冲力踢走。
现阶段还无法确定这一推测是否正确,但随着LIGO-Virgo合作组织每隔几天就会进行一次探测,我们可能不会等太久就能得到答案。
此外,黑洞双星并非GW190412中的唯一巧合。这两个黑洞之间的质量之比 "大致相当于在一个夹心增量奥利奥(Mega Stuf Oreo)中填入一个普通奥利奥的比例,"贝里指出,“我们正在调查奥利奥和黑洞形成之间联系。“