超大质量黑洞双星通常在星系碰撞并合过程中形成，但目前天文学界对这类系统的直接观测仍然有限，且多集中在相距较远的双黑洞候选体。对于轨道更紧密、绕转更快的超大质量黑洞双星，研究人员指出，相关系统迄今尚缺乏可测量的观测样本。

一篇今日发表于《物理评论快报》的论文提出，可利用引力透镜效应寻找这些“隐藏”的紧密双星：当一颗位于黑洞后方的恒星，其光线在双黑洞的引力场作用下被短暂放大时，可能出现异常明亮的闪光；若透镜体为绕转中的黑洞双星，这类闪光还可能以可重复的方式出现，从而构成识别信号。

研究人员在论文中指出，超大质量黑洞普遍存在于大多数星系中心。两星系并合后，其中心黑洞最终可能形成一个引力束缚的双星系统。此类系统被认为在星系演化中具有重要作用，同时也是强引力波源之一。论文称，尽管未来的空间引力波探测器（如LISA）有望直接探测超大质量黑洞双星，但现有及即将开展的电磁波巡天项目也可能在此之前提供观测线索。

引力透镜信号如何产生

论文引用马克斯普朗克引力物理研究所研究人员米格尔·祖马拉卡雷吉（Miguel Zumaracárregui）的表述称，超大质量黑洞可充当天然“望远镜”：其巨大质量与紧凑尺度会显著弯曲经过的光线，使同一宿主星系内恒星的光被聚焦并形成极亮的像，这一现象即引力透镜。

研究人员表示，对于单个超大质量黑洞而言，极强的透镜放大通常只在恒星与观测视线几乎完全对齐时才会发生；而在双黑洞系统中，两者共同作为透镜体，会形成菱形的焦曲线结构，使恒星在沿该区域运动时更容易经历剧烈放大。牛津大学物理系研究人员本茨·科奇斯（Bence Kocsis）在论文中指出，与单黑洞情形相比，恒星光被大幅放大的概率在双星系统中显著提高。

论文进一步强调，黑洞双星并非静止：双黑洞在引力作用下绕转，并通过发射引力波逐步损失能量，导致轨道间距随时间缩小、轨道运动加快。科奇斯团队博士生王汉熙在论文中解释称，随着双星运动，焦曲线会旋转并改变形状，从而扫过其后方更大范围的恒星；若一颗明亮恒星位于该区域内，每当焦曲线经过时就可能出现一次异常明亮的闪光，进而形成重复爆发的光变信号，被视为超大质量黑洞双星的独特标志。

闪光时序与亮度或提供系统参数

研究人员在论文中表示，这些重复闪光的出现时间与峰值亮度，可能包含关于黑洞双星的重要信息。随着双星螺旋式靠近，引力波辐射会以微妙方式改变焦曲线结构，并在闪光频率与峰值亮度上留下特征性调制。

论文称，通过对闪光进行测量，天文学家或可推断双星系统的关键属性，包括黑洞质量以及轨道演化信息。研究人员指出，闪光可能在数年时间尺度内重复出现，对应于这些质量特别大的黑洞的轨道周期；而频率变化的测量则可能需要更长时间。

研究人员同时指出，实际观测更可能获得“快照式”信息：以该方法识别到的不同黑洞双星，可能呈现不同的闪光频率，反映不同星系中心处于不同演化阶段。

论文提到，随着维拉·C·鲁宾天文台和南希·格雷斯·罗曼空间望远镜等宽视场巡天项目投入运行，未来几年内观测到此类重复透镜爆发的可能性将提高。科奇斯在论文中表示，在未来空间引力波探测器上线前数年识别处于螺旋靠近阶段的超大质量黑洞双星，将为黑洞的多信使研究提供新的观测入口，并有助于以不同方式检验引力与黑洞相关物理。