宇宙的化学演化及其对引力波天体物理的影响

我们现在正常规性地探测到由并合黑洞和中子星发出的引力波(GW)。这些是遍布宇宙形成的大质量恒星的遗骸——形成于不同时期且具有不同金属丰度(比氦更重元素的丰度)。诞生金属丰度在大质量恒星的演化中起着重要作用。因此,并合体的族群性质对依赖于金属丰度的宇宙恒星形成历史(f$_{\rm SFR}$(Z,z))敏感。特别是,在孤立形成情景(本文重点)内,发现了涉及黑洞的并合体形成具有强烈的低金属丰度偏好。讨论了这种依赖性的起源及其后果。最重要的是,模型中对 f$_{\rm SFR}$(Z,z) 的不确定性(即使在低红移处也相当大,尤其在低金属丰度时)不能忽略,并使当前 GW 观测的解释具有挑战性。考虑了改进的可能途径和未来 GW 探测器的角色。总结了近期确定 f$_{\rm SFR}$(Z,z) 的努力以及主导其不确定性的因素。许多这些因素与暗弱且遥远的星系性质有关,因此难以观测。它们随宇宙时间对并合体性质留下印记这一事实,使未来 GW 观测成为研究星系化学演化的一种有前景的(且对电磁观测互补的)工具。