利用引力波区分自旋对齐与各向同性的黑洞种群

首次直接探测到来自双黑洞并合的引力波，为研究双黑洞的形成环境打开了一扇独特的窗口。一个有前景的环境特征是黑洞自旋的角分布；通过已致密天体之间的动力学相互作用形成的系统预计具有各向同性的自旋方向，而由共生恒星对形成的双星更可能具有优先与双星轨道角动量对齐的自旋。我们考虑了在四次可能的双黑洞探测 GW150914、LVT151012、GW151226 和 GW170104 中，对双星有效自旋（最佳测量的自旋参数组合）的现有引力波测量结果。如果双黑洞的自旋幅度延伸至较高值，我们表明数据表现出对各向同性角分布优于对齐分布的 $2.4\sigma$（$0.015$ 几率比）偏好。通过考虑 10 次额外探测的影响，我们表明在大多数情况下，这种增强的数据集将能够产生强于 $5\sigma$（$2.9 \times 10^{-7}$ 几率比）的偏好。在不久的将来，对所观测系统各向同性自旋分布或低自旋幅度的现有偏好将被确信地证实（或推翻）。