天文学家对LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作组织发布的引力波观测数据进行统计分析后报告称，已探测到的合并双黑洞事件可能并非来自单一总体群体，而更符合由三类亚群混合构成的情形。相关论文于3月18日提交至预印本服务器arXiv（https://arxiv.org/abs/2603.17987）。

GWTC-4数据呈现非平滑特征

LVK合作组织发布的第四个引力波事件目录GWTC-4收录了超过150个黑洞合并事件。研究人员在分析该数据集时指出，若所有合并双黑洞均由同一种主导过程形成，其质量、自转与质量比等分布通常应更为平滑；但观测统计中出现了更明显的结构性特征。

研究显示，黑洞质量分布在约10倍太阳质量与约35倍太阳质量附近出现显著峰值；系统自转与质量比的统计特征也在约20倍与约40倍太阳质量附近呈现明显变化。研究人员据此认为，合并双黑洞可能由多条形成通道共同贡献。

三类亚群混合模型

在该研究中，团队对质量、自转行为以及合并速率等关键属性进行模拟，以重现观测到的总体分布特征。结果显示，用三种不同双黑洞群体的混合来解释数据拟合效果最佳。随后，研究人员将各亚群的参数特征与理论预测进行对照，以识别更可能对应的形成路径。

低质量占主导，中高质量与高质量呈不同特征

研究将合并双黑洞划分为三类亚群。

第一类约占总体的79%，在约10倍太阳质量附近形成明显峰值。该类系统自转较慢、摆动幅度很小，自转轴与轨道大体对齐。研究人员认为，这些特征与孤立双星演化情景相符，即两颗伴星共同演化并发生质量交换，随后分别坍缩为黑洞并在缺乏外部扰动的情况下最终合并。

第二类约占探测样本的14.5%，对应约35倍太阳质量附近的显著特征。研究人员称，这一亚群的双黑洞质量更接近相等，自转轴与轨道对齐与不对齐的比例相当，摆动也较第一类更明显，显示出更“混乱”的形成迹象。研究团队推测，这类系统可能形成于更拥挤的环境，例如球状星团；同时，受到第三个远距离天体影响的黑洞对也可能产生类似系统。

第三类约占总体的2.5%，位于质量分布高端。该类系统的黑洞质量不等，自转行为更复杂且摆动显著。研究人员认为，这些系统可能通过层级合并形成，即至少有一个黑洞为更早期合并事件的残留物。

研究人员同时强调，尽管某些形成通道可能在各亚群中占主导，但并不排除其他形成机制的贡献。论文写道，将亚群与单一形成通道直接一一对应仍存在难度。研究团队表示，随着LVK合作组织后续发布更多观测数据，相关结论有望进一步得到检验与完善。