利用并合熵指数区分致密双星的族群特征

黑洞双星和中子星双星的并合增加了宇宙的熵。从旋近阶段到并合阶段的熵释放主要取决于致密双星的质量和自旋矢量。本研究报道了一种利用熵研究LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作组报告的致密双星族群特征的新应用。我们计算了所有LVK引力波暂现源目录中报告的事件的并合熵指数（𝕀_BBH）的天体物理分布——这是一种衡量黑洞双星熵传递效率的、与质量无关的度量。我们推导了𝕀_BBH，用于描述动力学形成通道和孤立形成通道的六个天体物理群体模型。我们发现𝕀_BBH为探测LVK事件中处于上质量间隙（≳60 M_⊙）和下质量间隙（≲5 M_⊙）的致密天体的形成通道提供了一个新准则。对于GW190521——一个两个天体均处于上质量间隙的事件——𝕀_BBH分布强烈支持第二代并合。对于GW230529——一个主天体处于下质量间隙的新事件——我们注意到𝕀_BBH轻度支持其为中子星-黑洞事件。我们的工作提供了一个新框架，用于在引力波天文学数据丰富的时代研究致密双星的基本族群特征。