艺术家对一个偏心中子星-黑洞双星的想象。中子星的轨迹以蓝色显示，黑洞运动以橙色表示，两者相互绕行。这里显示的偏心率相比真实系统被夸大了，GW200105，以使轨道运动的影响更清晰。图片来源：Geraint Pratten，伯明翰大学皇家学会大学研究员
科学家首次确认黑洞与中子星以椭圆轨道相遇一项最新研究表明，黑洞与中子星在合并前沿着椭圆形轨道运动，而非此前科学家们通常预期的近乎完美圆形轨道。这一发现挑战了长期以来关于这些极端天体如何形成与演化的根深蒂固观念。
该研究由伯明翰大学（University of Birmingham）、马德里自治大学（Universidad Autónoma de Madrid）以及德国马克斯·普朗克重力物理研究所（Max Planck Institute for Gravitational Physics）的科学家共同完成，并于 3 月 11 日发表在《天体物理期刊快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。
发现黑洞–中子星合并中的椭圆轨道天文学家通常预期，中子星与黑洞在合并前就已自发地进入圆形轨道并维持稳定。然而，对 2020 年 1 月 5 日的引力波事件 GW200105 进行新的分析后，团队发现这对天体在合并前仍沿着椭圆形路径运动。最终合并产生了质量约为 13 倍太阳的黑洞。至今，尚未有关于此类事件出现椭圆轨道的报道。
伯明翰大学的 Patricia Schmidt 博士解释道：“这项发现为我们提供了关于这些极端天体如何聚合的重要新线索。它表明我们的理论模型并不完整，并引发了关于此类系统在宇宙中何处诞生的新问题。”
引力波数据揭示轨道形状为探究该事件，研究团队使用伯明翰大学重力波天文学研究所（Institute of Gravitational Wave Astronomy）开发的新模型，分析了 LIGO 与 Virgo 引力波探测器的观测数据。该方法使研究人员能够同时测量轨道的“扁率”（偏心率）以及系统是否存在与自转相关的摆动（进动）。这也是科学家首次在中子星–黑洞事件中同时测量这两种效应。
Geraint Pratten（Royal Society University Research Fellow，伯明翰大学）指出：“轨道的形状直接暴露了系统的演化方式。合并前的椭圆形轨道表明，该系统并未在孤立环境中静静演化，而很可能受到与其他恒星的引力相互作用，甚至可能是第三个伴星的影响。”
新分析挑战早期假设团队采用贝叶斯方法，将成千上万种理论模型与实际引力波信号进行比较。结果显示，圆形轨道的可能性极低，以 99.5 % 的置信度排除圆形轨道。
早期对 GW200105 的研究假设轨道为圆形，因而低估了黑洞质量并高估了中子星质量。新的分析纠正了这些测量，并未发现强烈的进动迹象，提示椭圆轨道可能在系统形成时就已出现，而非后期自旋效应导致。
Gonzalo Morras（马德里自治大学及马克斯·普朗克重力物理研究所）表示：“这为所有中子星–黑洞对并非来源相同提供了令人信服的证据。偏心轨道暗示其诞生于许多恒星相互作用的环境中。”
复杂多样的宇宙合并路径研究结果挑战了长期以来普遍认为所有中子星–黑洞合并都遵循单一主要形成路径的观念。相反，结果表明可能存在多种形成情景，其中一些由拥挤的星际环境（常见引力相互作用）塑造。
该研究还帮助解释了通过引力波观测到的紧凑双星合并日益多样化的现象。随着探测器不断发现更多事件，天文学家预计将揭示更多异常系统，进一步展现这些强大宇宙碰撞发生的新路径。
勇编撰自论文"Orbital Eccentricity in a Neutron Star–Black Hole Merger".The Astrophysical Journal Letters.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
