高能X射线双星与引力波源中黑洞的共同起源

黑洞（BH）高能X射线双星（HMXB）系统很可能是LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）探测到的BH-BH并合的祖系统。然而并合黑洞达到更高质量（$\sim 100M_{\odot}$） than HMXB中的黑洞（$\sim 20 M_{\odot}$），并表现出比常宣称的HMXB中黑洞（$a_{\rm BH}\gtrsim 0.9$）更低的自旋（$a_{\rm BH}\lesssim 0.25$，带较大值尾）。这可能暗示这两类系统属于不同族群，但此处我们表明未必如此。质量差异易于解释：已知HMXB黑洞位于金属丰度相对较高的星系，其前恒星经历强烈的星风质量损失，导致塌缩时黑洞质量较低。反之，LVK也能探测来自低金属丰度星系的黑洞，其产生质量更大的恒星级黑洞。自旋差异更难解释。恒星内部有效角动量传输模型为LVK和HMXB黑洞产生慢自转的前身星。已知HMXB轨道周期过长而无法潮汐自转加速，且不太可能经历显著吸积自转加速。相反，我们表明黑洞自旋的推定值强烈依赖于HMXB吸积盘辐射如何建模。我们主张，由于Cyg X-1从未观测到软态，适当的光谱模型必须考虑盘光球层的康普顿化。我们表明此类模型与低自旋值一致，即：$a_{\rm BH}\sim 0.1$。其他团队对Cyg X-1和LMC X-1证实了这一点，我们表明M33 X-7亦然。我们结论是所有HMXB黑洞均可呈现低自旋，与恒星演化模型相符。因此观测与LVK黑洞和HMXB黑洞属同一族群相一致。