黑洞-中子星并合：第一质量间隙与千新星

X 射线双星的观测表明在 $\sim 2-5 M_{\odot}$ 质量范围内紧凑天体稀缺。这一（第一）质量间隙的存在已被用于区分核心坍缩超新星背后所提出的引擎。根据 LIGO/Virgo 对双紧凑 remnant 质量的观测，在 O3 科学运行期间确认了若干第一质量间隙候选天体（中子星（NS）或黑洞（BH））。受这些新观测的启发，我们在孤立经典双星演化框架下研究 BH-NS 并合的形成，使用种群合成方法在宇宙时间内演化大种群双星（星族 I 与 II）。我们给出了并合系统中 NS 与 BH 质量比（$q=M_{\rm NS}/M_{\rm BH}$）的结果，显示尽管质量比低至 $q=0.02$ 的系统可以存在，典型的 BH-NS 系统以中等质量比 $q=0.1-0.2$ 形成。若采用延迟超新星引擎，我们得出结论：约 $30\%$ 的 BH-NS 并合可能在第一质量间隙（FMG$^\circ$）中拥有至少一个紧凑天体。即便考虑到紧凑天体形成过程的不确定性，我们预期在并合中抛射质量的 BH-NS 系统比例很小（约 $0.6-9\%$）。在参考模型中，我们假设：(i) 紧凑天体在 FMG 内形成，(ii) 新生 NS/BH 踢因回落而减弱，(iii) 大质量恒星中因 Tayler-Spruit 角动量输运导致低 BH 自旋。我们发现 $\lesssim 1\%$ 的 BH-NS 并合将有任何质量抛射，且约相同百分比将产生亮到有机会用大型（Subaru 级）$8$m 望远镜探测到的千新星。有趣的是，所有这些并合将在 FMG 中同时拥有 BH 与 NS。