物质是否重要？利用质量分布区分中子星与黑洞

引力波探测器已开启观测黑洞（BH）与中子星（NS）的新窗口。我们分析 LIGO/Virgo 首份引力波星表 GWTC-1 的 11 次探测，探究对 BH 质量谱的幂律拟合是否能容纳双中子星（BNS）事件 GW170817，还是我们需要在 NS 与 BH 星族之间加入如质量间隙等额外特征。我们发现，相对于对双黑洞（BBH）质量的幂律拟合，GW170817 是 0.13% 水平的离群值，暗示 NS 与 BH 质量存在区别。横跨整个质量区间的单一幂律拟合与以下情况存在轻微张力：(a) 在 BNS 质量区间（$\sim 1$–$2.5 \,M_\odot$）探测到一个源，(b) 在“质量间隙”区间（$\sim 2.5$–$5 \,M_\odot$）未探测到源，以及 (c) 在 BBH 质量区间（$\gtrsim 5 \,M_\odot$）探测到 10 个源。相反，数据更青睐在 NS 与 BH 质量间具特征（包括质量间隙，贝叶斯因子 4.6）的模型，以及幂律中断、NS 质量处斜率比 BH 质量处更陡的模型（91% 可信度）。我们基于对全局质量分布的拟合估算致密双星并合率，得到 $\mathcal{R}_\mathrm{BNS} = 871^{+3015}_{-805} \ \mathrm{Gpc}^{-3} \ \mathrm{yr}^{-1}$ 与 $\mathcal{R}_\mathrm{BBH} = 47.5^{+57.9}_{-28.8} \ \mathrm{Gpc}^{-3} \ \mathrm{yr}^{-1}$。我们得出结论：即便无任何关于 NS 与 BH 差异的先验知识，仅引力波数据已暗示存在两类不同的致密天体星族。