基于化学均一双星演化的黑洞并合与对不稳定超新星宇宙率

在先进引力波探测器网络的前三次观测运行中，LIGO/Virgo 合作组探测到若干黑洞双星（BHBH）并合事件。随着所探测 BHBH 并合种群的增长，将有可能约束其形成的不同通道。此处我们考虑密近双星中的化学均一演化（CHE）通道，通过结合真实双星模型与宇宙化学及恒星形成历史的详细宇宙学计算，进行种群合成模拟。这使我们能够约束通过该途径形成的 BHBH 并合的种群性质，以及宇宙学与 aLIGO/aVirgo 探测率。我们预言在红移零处经 CHE 通道的 BHBH 并合率为 $5.8 \, \textrm{Gpc}^{-3} \textrm{yr}^{-1}$，可与 aLIGO/aVirgo 测得的 ${53.2}_{-28.2}^{+55.8} \, \text{Gpc}^{-3} \text{yr}^{-1}$ 相比；并发现最终并合系统的黑洞质量位于对不稳定超新星（PISN）间隙之下的 $17 - 43 \, \textrm{M}_{\odot}$ 区间，以及 PISN 间隙之上的 $>124 \, \textrm{M}_{\odot}$ 区间。我们研究了黑洞形成过程中动量反冲的影响，并计算了宇宙学与星等受限的 PISN 率。我们还研究了高红移处恒星形成率偏差的效应。我们发现动量反冲倾向于增加 BHBH 系统的延迟时间，且我们的星等受限 PISN 率估计表明当前深场巡天应能够探测此类事件。最后，我们发现对于早期宇宙中恒星形成率的温和偏差，我们的宇宙学并合率估计至多改变 $\sim 8\%$，而对于极端偏差则可高达 $\sim 40\%$。