来自引力波观测与最小形成质量的宇宙学耦合黑洞约束

我们检验了 LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) 探测到的黑洞 (BH) 可能宇宙学耦合、并按宇宙学尺度因子的某次幂 $k$ 成比例增长质量的可能性，若 $k\approx 3$ 则也可能充当暗能量源。该方法被提出作为嵌入宇宙学背景中的 Kerr 黑洞的扩展，可能无奇点或无视界。在我们的分析中，我们开发并应用两种方法来检验这些宇宙学耦合黑洞 (CCBH)，无论其是否与暗能量相关。我们考虑双黑洞形成与其并合之间时间的不同情形，发现标准对数均匀分布给出的约束弱于 CCBH 修正情形。假设具有恒星前身子的黑洞最小质量为 $2M_\odot$，我们估计在观测到的黑洞中至少有一个初始质量低于此阈值的概率。我们直接从观测数据或假设 LVK 幂律加峰值质量分布得到这些概率。在后一种情况下，我们在 $2\sigma$ 水平发现，标准对数均匀分布下 $k < 2.1$，或 CCBH 修正分布下 $k < 1.1$。直接方法得到略弱的界限。考虑到 CCBH 性质的不确定性，我们还发现消除 $k=3$ 时张力所需的最小 CCBH 质量值应低于 0.5 $M_\odot$（同样在 2$\sigma$ 下）。最后，我们表明未来观测有可能决定性确认这些界限。