远侧之外：利用下一代引力波探测器观测超出对不稳定性质量间隙的黑洞并合

恒星演化理论预测，由对不稳定性超新星动力学产生的黑洞遗迹存在一个质量间隙，其上下边界非常不确定。我们研究了利用下一代地基探测器对致密双星并合的引力波观测，来约束对不稳定性质量间隙上端位置的可能性，该上端被认为出现在 ${m_\text{min}} \sim130M_\odot$ 附近。虽然高金属丰度可能不允许在间隙之外的“远侧”形成第一代黑洞，但包含星族 III 恒星的贫金属环境可能导致此类大质量黑洞并合。我们表明，即使存在来自其他并合渠道的污染，下一代探测器也将以接近 $\Delta {m_\text{min}}/{m_\text{min}} \simeq 4\% (N_\text{det}/100 )^{-1/2}$ 的相对精度（90% 置信水平）测量质量间隙上端的位置，其中 $N_\text{det}$ 是探测到的两个成员均位于间隙之外的并合事件数量。这些未来的观测可能会减少当前控制间隙位置的核物理和天体物理过程中的不确定性。