自2015年以来，LIGO-Virgo-KAGRA协作组已检测到大约85对黑洞相互碰撞。我们现在知道爱因斯坦是对的：引力波是由这些系统在彼此盘旋时产生的，随着它们的巨大质量扭曲时空。我们也知道这些宇宙碰撞经常发生：随着探测器灵敏度的提高，我们预计在从2023年开始的下一次观测中几乎每天都能感知到这些事件。我们目前还不知道是什么原因导致了这些发生碰撞。

黑洞狂欢节可能会产生引力波探测器看到的信号

大质量恒星死亡时会形成黑洞。通常，这种死亡是暴力的，一种极端的能量爆发会摧毁或推开附近的物体。因此，很难形成两个靠得足够近以在宇宙年龄内合并的黑洞。让它们融合的一种方法是在人口稠密的环境中将它们推到一起，比如星团的中心。

在星团中，开始时相距甚远的黑洞可以通过两种机制聚集在一起。首先，存在质量分离，这导致最大质量的物体向引力势阱的中间下沉。这意味着散布在整个星团中的任何黑洞都应该在中间卷起，形成一个看不见的“暗核”。其次，存在动态相互作用。如果两个黑洞在星团中配对，它们的相互作用会受到附近物体的引力影响。这些影响可以从双星中移除轨道能量并将它们推得更近。

星团中可能发生的质量分离和动力学相互作用会在合并双星的特性上留下指纹。一个关键属性是双星合并前的轨道形状。由于星团中的合并发生得非常快，轨道形状可能会被拉长——不像地球绕太阳运行的平静、稳重的圆圈，更像是哈雷彗星在进进出出时的椭圆形的太阳系。当两个黑洞处于这样一个拉长的轨道上时，它们的引力波信号具有特征调制，可以研究这两个黑洞相遇的线索。

一个由OzGrav研究人员和校友组成的团队正在共同研究黑洞双星的轨道形状。该小组由IsobelRomero-Shaw博士(前莫纳什大学，现驻剑桥大学)以及莫纳什大学的PaulLasky教授和EricThrane教授领导，他们发现LIGO-Virgo观测到的一些双星-KAGRA合作确实可能有拉长的轨道，表明它们可能在人口稠密的星团中相撞。他们的发现表明，观察到的双黑洞碰撞中的很大一部分——至少35%——可能是在星团中形成的。

“我喜欢将黑洞双星视为舞伴，”Romero-Shaw博士解释道。“当一对黑洞孤立地一起进化时，就像一对情侣在舞厅里单独表演慢华尔兹，非常有节制和小心;很漂亮，但没有意外。与此形成鲜明对比的是内部狂欢式的氛围星团，在那里你可能会同时进行许多不同的舞蹈;大大小小的舞蹈团、自由式和很多惊喜。”虽然这项研究的结果还不能告诉我们观测到的双星黑洞正在合并的确切位置，但它们确实表明星团中心的黑洞狂欢节可能是一个重要的贡献。