类似 GW151226 的低质量并合双黑洞双星的动力学形成

利用跨越广泛年龄和金属丰度（Z）的星团数值模型，我们研究了在局部宇宙（$z\lesssim0.2$）中动力学产生并并合的双黑洞（BBHs）的质量。在考虑了关于恒星形成率和金属丰度演化的宇宙学约束后（这些约束将模型得到的并合延迟时间与并合红移现实地联系起来），我们在此首次表明，虽然古老且贫金属的球状星团可以自然地产生如 GW150914 中观测到的具有较重组分的并合 BBHs，但像 GW151226 这样的低质量 BBHs 很容易在较年轻、较高金属丰度的星团中通过动力学形成。更具体地说，我们表明 GW151226 的质量完全处于我们模型中 Z/Zsun$\gtrsim0.5$ 星团质量分布的 $1\sigma$ 范围内。事实上，像 GW151226 这样的系统的动力学形成很可能需要一个比典型银河系球状星团更年轻且金属丰度更高的星团。LVT151012 系统（如果真实存在）可能产生于任何 Z/Zsun$\lesssim0.25$ 的星团中。另一方面，GW150914 比我们所考虑的即使是最低金属丰度（Z/Zsun=0.005）星团中的典型 BBHs 更重（超出 $1\sigma$），但处于我们 Z/Zsun$\lesssim0.05$ 星团模型内禀质量分布的 $2\sigma$ 范围内；当然，探测偏差也会将观测分布推向更高质量。