来自中国和意大利的研究团队报告称,LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)观测站在2024年11月探测到一例编号为S241125n的双黑洞合并引力波事件;在引力波信号出现后数秒,卫星在同一天区捕捉到一次短伽马射线暴(GRB)信号,并在附近发现X射线余辉候选。这一“引力波+电磁信号”的组合,被研究人员视为可能的多信使观测线索。
通常情况下,双黑洞合并被认为难以产生可观测的电磁对应体。研究团队指出,S241125n若与短GRB确有关联,将意味着在特定环境中,双黑洞合并也可能伴随高能辐射。不过,团队同时强调,该关联尚未获得最终确认,仍需后续观测与独立检验。
引力波后出现短GRB与X射线余辉候选
研究团队称,在S241125n引力波信号之后约11秒,NASA的Swift天文台在同一天空区域探测到一次短GRB;随后,中国新发射的爱因斯坦探测卫星在该附近报告了X射线余辉候选信号。团队在发表于《天体物理学杂志》的联合分析中给出估计:该类联合触发的误报率约为“30年观测中出现一次”。研究人员表示,这一估计采取了保守处理,但在科学上仍需保持谨慎,现阶段尚不能据此作出确定性结论。

在辐射特征方面,团队称该事件的总能量、光度与持续时间与典型短GRB相近,但光子指数表现与常见短GRB存在差异:瞬时辐射更“软”,而余辉相对更“硬”。研究人员据此认为,可能存在不同于常规短GRB的辐射机制或传播效应。
距离约42亿光年,合并总质量超过100倍太阳质量
研究团队表示,S241125n的另一显著特征是距离较远:引力波传播约42亿光年抵达地球,对应红移约z≈0.73。质量估计显示,参与合并的双黑洞总质量超过100倍太阳质量,使其成为目前记录中最重的恒星级黑洞合并事件之一。研究人员指出,相比之下,LIGO以往观测到的多数双黑洞合并总质量通常为几十倍太阳质量。
团队认为,在z≈0.73处探测到如此高质量的合并事件,表明此类信号可跨越巨大距离被观测到;而若电磁信号关联成立,也将对“黑洞合并在何种条件下可能产生电磁辐射”这一问题提出新的观测约束。

团队提出AGN盘内合并情景解释电磁信号来源
该研究由中国的中国科学技术大学、上海天文台、宁波大学,以及意大利的国际相对论天体物理网络、意大利国家天体物理研究所、费拉拉大学等机构研究人员参与。团队提出一种可能机制:双黑洞并非在近似真空环境中合并,而是在星系中心超大质量黑洞周围的致密气体尘埃盘——活跃星系核(AGN)盘内完成合并。
按照其模型,合并后形成的新黑洞可能因引力波不对称辐射获得反冲速度,在穿行周围气体时快速吸积物质,吸积率可达到超爱丁顿水平。在磁化环境下,强吸积过程可能触发相对论喷流;喷流在穿透AGN盘的过程中与致密介质相互作用,能量先被困于盘内并使气体热化,待喷流突破盘面后,高能光子得以释放,形成短时高能辐射。
团队称,这一“冲击突破”情景可产生康普顿化(热化)的伽马射线谱,可能与Swift观测到的瞬时辐射偏软特征相符。

多信使观测仍待确认,后续将寻宿主与更多信号印记
研究人员表示,若S241125n与短GRB的关联在后续得到确认,将为双黑洞合并的多信使研究打开新窗口:引力波提供距离与并合信息,高能电磁辐射则可能反映合并环境与喷流形成过程。团队建议,后续可在引力波信号中寻找与动态AGN盘环境相关的特征印记,并对该天区开展更深度观测,以搜寻可能的宿主星系及其AGN活动迹象。
目前,团队将该事件定位为具有统计吸引力但仍需进一步验证的候选多信使事件。