引力波数据中大质量黑洞并合的星团族群

恒星演化理论预测，由于大恒星核心中的对不稳定过程，黑洞诞生质量谱中存在一个间隙。然而，在从引力波数据推断出的双黑洞质量中并未观察到这一间隙。一种解释是，黑洞在致密星团中通过动力学形成，较小的黑洞并合形成更大质量的黑洞，从而填补了质量间隙。我们表明，该模型预测了质量间隙内有效自旋参数 $\chi_{\rm eff}$ 和进动自旋参数 $\chi_{\rm p}$ 的分布，该分布对黑洞初始自旋和其他天体物理参数的假设不敏感。我们分析了第三引力波瞬变目录中双黑洞的 $\chi_{\rm eff}$ 分布随主质量变化的函数关系。我们推断存在一个大质量且各向同性自旋的黑洞族群，这与致密星团中的层级形成一致，且对应于下边缘位于 $44^{+6}_{-4} M_\odot$ 的对不稳定质量间隙。我们计算了相对于不允许存在具有不同 $\chi_{\rm eff}$ 分布的大质量族群的模型的贝叶斯因子 $\mathcal{B}>10^4$。