LIGO-Virgo-KAGRA 合作检测到的二进制致密天体有多孤独？

引力波（GW）观测通常在假设二进制在孤立条件下演化的基础上进行解释。然而，在现实的天体物理环境中，短暂的三体相遇可能会扰动二进制的轨道演化并在发射的 GW 上留下偏差。我们发展了一种以牛顿三体动力学为基础、辅以二进制中领先阶级（$2.5$PN）辐射反应的物理动机模型。我们表明，这类相遇会产生 GW 中显著的相位延迟和幅度调制特征。我们在 LIGO--Virgo--KAGRA（LVK）GW 目录 GWTC-4 中对三个事件进行搜索：GW170817、GW190814 和 GW230627_015337，这些事件因信噪比高且带宽持续时间 $\gtrsim 10~\mathrm{s}$ 而被选中。我们发现数据中未发现统计学上的显著偏差，这转化为对这些二进制（约 $10^{-1}~\mathrm{AU}$ 半径）附近 $\sim 10^2$ M$_\odot$ 质量范围内任何中间质量黑洞不存在的约束。这种约束来自于鲁格-飞掠相遇导致的动态扰动，这些相遇被直接排除且独立于波形建模，为这些 GW 事件附近中间质量黑洞提供了首个上限。未来，随着长时段 GW 信号的可用，新的研究方向可探测二进制 GW 来源与距离超过 1 AU 的较轻质量致密天体之间的相遇，从而为探测源自天体物理和原始的单个致密天体的 Population 在从银河中心到致密星系团等密集环境中的分布打开了新视野。