宇宙表亲：与孤立双星演化一致的双黑洞子种群的识别

来自并合致密双星的引力波（GW）观测已变得司空见惯。LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作组探测器的持续进步现已产生超过 90 例此类并合的目录，由此我们可开始揭示并合致密双星的形成历史。在这项工作中，我们通过在层次化贝叶斯推断框架中引入离散潜变量，将每次 BBH 观测以概率方式分配至与显著不同种群分布相关联的单独类别中，从而在 LVK 的第三版引力波瞬变源目录（GWTC-3）中搜寻子种群。通过在各类别中发现的质量与自旋关联中融入形成通道知识，我们发现一个主质量约为 $\sim10 M_\odot$ 的并合过密度，与孤立双星形成一致。该低质量子种群的自旋大小分布峰值位于 $a_\mathrm{peak}=0.16^{0.19}_{-0.16}$，表现出与双星轨道角动量优先对齐的自旋，受我们观测中的 $15^{+0.0}_{-1.0}$ 例约束，并贡献了 BBH 总种群的 $82\%^{+8.0\%}_{-16\%}$。此外，我们发现包含先前已识别的 $35M_\odot$ 峰的质量分布成分具有与 $10M_\odot$ 事件一致的自旋，其主质量小于 $m_{1,99\%} = 49^{+25}_{-8.1} M_\odot$ 的占 $99\%$，从而对理论上的对不稳定质量间隙的下边缘给出了估计。这项工作是深入理解致密双星形成与演化的第一步，且随着观测目录增大将给出更稳健的结论。