对不稳定质量间隙中的双黑洞

对不稳定性（PI）与脉动对不稳定性阻止了质量 $\gtrsim{}60$ M$_\odot$ 的黑洞（BH）由单星演化形成。在此，我们研究在年轻星团中由动力学相遇促进的恒星并合与多重恒星并合形成处于 PI 间隙质量黑洞的可能性。我们分析了 $10^4$ 个模拟，这些模拟使用直接 N 体代码 nbody6++gpu 与种群合成代码 MOBSE 耦合运行。我们发现，取决于前身星金属度，多达 $\sim{}6$~% 的所有模拟黑洞具有 PI 间隙中的质量。该形成通道在富金属（Z = 0.02）星团中因恒星风而被强烈抑制。处于 PI 间隙质量的黑洞最初为单黑洞，但可通过动力学交换有效获得伴星。我们发现，在金属度 Z = 0.0002、0.002 和 0.02 时，分别有 $\sim{}$21%、10% 和 0.5% 的所有双黑洞在 PI 质量间隙中至少有一个组分。基于宇宙恒星形成率与金属度的演化，并假设所有恒星形成于年轻星团中，我们预言在先进 LIGO 与 Virgo 设计灵敏度下可探测的所有双黑洞并合中，约 $\sim{}5$~% 在 PI 质量间隙中至少有一个组分。