三体系统中黑洞并合的有效自旋分布

为解释 LIGO-Virgo 合作组通过引力波(GWs)观测到的若干黑洞(BH)与中子星双星并合，已提出多种天体物理情景。各通道的贡献可通过并合双星的质量、自旋、偏心率和红移分布进行统计区分。本文中，我们研究三体系统中由第三伴星通过 Lidov-Kozai 机制诱导的 BH-BH 双星并合的特征。我们采用不同的超新星诞生反冲(kick)处方，并考虑不同的前身星金属丰度与初始轨道参数。我们表明，LIGO 波段中的典型偏心率在 $0.01$-$0.1$ 之间，且并合率在 $0.008-9 \ \mathrm{Gpc}^{-3}\ \mathrm{yr}^{-1}$ 范围内，取决于诞生反冲处方与前身星金属丰度。此外，我们发现有效投影自旋的典型分布以 $\chi_{\rm eff}\sim 0$ 为中心且具显著尾部。我们表明三体情景可重现 $\chi_{\rm eff}$ 的分布。我们发现，在未来的含自旋进动的探测中，三体通道可能受到双星成员自旋间错位角的强烈约束。