球状星团中的双黑洞并合：质量、并合率与恒星演化的影响
高能天体物理现象
2016-04-20 v2 星系天体物理
摘要
最近对GW150914（由Advanced LIGO探测到的双黑洞并合）的发现有可能使观测天体物理学发生革命。但为了充分利用这一新的宇宙窗口，我们必须将这些新观测与整个宇宙时间内双黑洞形成的详细模型进行比较。在先前工作（Rodriguez et al., 2015）基础上，我们利用恒星动力学蒙特卡洛方法研究球状星团中形成的并合双黑洞。我们创建了一组52个具有不同质量、金属丰度和半径的新星团模型，以全面表征双黑洞并合率。这些模型包含所有相关动力学过程（如两体弛豫、强相遇和三体双星形成），且与细致的直接N体模拟吻合良好。此外，我们用更新后的依赖金属丰度的恒星风和超新星方案增强了恒星演化算法，使得我们的结果可直接与孤立双星演化并合率的最新种群合成预测比较。我们探索星团全局属性与其产生的双黑洞种群之间的关系。特别地，我们推导了抛射黑洞双星并合时间与星团质量和半径之间的数值标定关系。我们探索这些双星的质量和质量比随红移的函数关系，发现本地宇宙中并合率约为5 Gpc yr，其中80%的源总质量在 到 之间。在标准假设下，本地宇宙中约每7个双黑洞并合就有1个起源于球状星团，但我们也探索了该结果对双星恒星演化不同假设的敏感性。[Abridged]
引用
@article{arxiv.1602.02444,
title = {Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters: Masses, Merger Rates, and the Impact of Stellar Evolution},
author = {Carl L. Rodriguez and Sourav Chatterjee and Frederic A. Rasio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.02444},
year = {2016}
}
备注
22 Pages, 13 Figures, 2 Tables, updated with description of GW150914. To appear in Phys. Rev. D