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银河系场中由并合恒星产生的双黑洞并合

星系天体物理 2022-10-11 v2 高能天体物理现象 太阳与恒星天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

大多数大质量恒星存在于密近双星中,这类双星:(i) 易于并合;(ii) 伴随另一颗遥远的第三星(三体系统)。在此,我们研究由并合产物与第三星伴星组成的恒星并合后双星之演化。我们发现,源自外半长轴 aout,init101102AUa_{\rm out,init}\lesssim10^1\,-\,10^2\,\rm AU 的致密恒星三体系统的并合后双星,为银河系场中双黑洞并合的形成提供了一条新途径。通过种群合成,我们估计其对总黑洞并合率的贡献为 R(z=0)=0.325.2Gpc3yr1\mathcal{R}(z=0)=0.3\,-\,25.2\,\rm Gpc^{-3}\,yr^{-1}。由恒星并合后双星形成的并合双黑洞具有异常低的质量比。我们确定了一个临界质量比 q0.5q\simeq0.5,低于该值它们主导场中总黑洞并合率。我们表明,在计入其额外贡献后,银河系场情景下双黑洞并合的质量比分布与引力波探测推断的结果更为吻合。

关键词

引用

@article{arxiv.2203.16544,
  title  = {Binary black hole mergers from merged stars in the Galactic field},
  author = {Jakob Stegmann and Fabio Antonini and Fabian R. N. Schneider and Vaibhav Tiwari and Debatri Chattopadhyay},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2203.16544},
  year   = {2022}
}

备注

12 pages, 6 Figures, 2 Tables, accepted for publication in PRD