哈佛-史密森纳天体物理中心 显示两条路径的示意图(每条路径需要两个先前的黑洞二进制合并事件)，以组装大约30个太阳质量的黑洞，就像在最近的黑洞二进制引力波合并事件中检测到的一样
天文学家试图解释这对黑洞中的大质量旋转黑洞是在哪里形成的，他们得出结论，在致密的星团中，三步过程是最有可能的路径
信用:罗德里格斯等人
, 2020 在过去的五年里，对来自至少11个来源的引力波的直接探测为爱因斯坦的重力和时空模型提供了惊人的证实，而对这些事件的建模提供了关于恒星形成、伽马射线爆发、中子星、宇宙年龄的信息，甚至验证了关于非常重的元素是如何产生的想法
这些引力波事件中的大部分是由两个质量相当的黑洞合并成一对轨道黑洞引起的
无论是来自孤立双星的演化，还是来自两个黑洞的动态配对，接近相等的质量对都是双星黑洞形成模型的首选
然而，今年，LIGO和处女座引力波观测站首次探测到一对质量非常不相等的黑洞，GW190412，其估计质量约为30和8个太阳质量
那么，问题是它们是如何形成的？ CfA天文学家卡尔·罗德里格斯带领一组同事对这种质量不等的双星如何形成进行了理论研究
最显而易见的解决办法是观察一个密集的星团，在那里可以自然形成低自旋、质量相当的黑洞对，部分原因是大质量黑洞和恒星倾向于向星团中心下沉，更容易相互相遇
但即使在那里，这些相遇也不太可能产生不相等的质量对
每个黑洞的旋转增加了一个更复杂的因素
自旋由0到1之间的数字量化
如果合并中的每个黑洞都像预期的那样具有较低的自旋值，那么它们的合并通常会产生一个更大的黑洞，其自旋很大，可能在0左右
但是推断出的GW190412中的大质量黑洞的自旋被很好地确定为大约0
43，表明它不是由这样一个简单的合并产生的
天文学家认为，产生这种不太可能的黑洞对的最有可能的方式可能是通过星团中先前的两个黑洞对合并，这个过程最终会产生一个具有正确推断自旋的黑洞
第一，两个黑洞二元对各自合并；每一对都有质量相当的黑洞，每一对都产生一个质量更大的黑洞
接下来，这两个新黑洞本身形成一对双星，然后合并，产生了大约30个太阳质量的中等自旋黑洞
然后那个黑洞与一个低质量黑洞配对形成双星，双星的坍缩产生了被认为是GW190412的事件
(类似的多步骤变体也是可能的
) 虽然这样的一系列事件很少发生，但科学家们表明，已知的星团可以为它的发生提供合适的环境
新的结果和分析，就像以前的引力波发现一样，扩展了我们对宇宙多样性的看法，同时也遵循了基本假设
其中一个假设是黑洞通常是由低自旋的恒星坍缩形成的
未来的工作将表明是否需要一个三步合并过程来解释类似GW190412的事件，或者是否需要挑战类似自旋的假设
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