来自LIGO/Virgo并合率的原初黑洞暗物质证据

LIGO/Virgo合作组迄今已观测或约束了不同类别致密天体的引力并合率。我们考虑这样一种可能性：这些并合中的大部分是由QCD时期形成、构成全部暗物质的原初黑洞（PBH）之间的并合。我们在另一篇论文中已表明，早期宇宙中形成的初始双星种群所导致的并合很可能可忽略不计，本文则计算典型PBH所在PBH星团中的当前并合率。我们考虑两种情形：（i）由QCD状态方程决定的PBH质量函数；（ii）由暴胀扰动谱中存在峰值决定的PBH质量函数。在第一种基本无参数的情形中，我们很好地重现了重黑洞的并合率、质量不对称黑洞（如GW190814，最近发现的23$M_{\odot}$黑洞与$2.6M_{\odot}$天体的并合）的并合率，并能自然解释为何LIGO/Virgo尚未观测到来自主导的$\sim 1\,M_{\odot}$ PBH种群的两个轻PBH的并合。在第二种具有一定参数自由度的情形中，我们较好地匹配了观测到的重PBH率，但目前无法解释质量不对称事件的率。无论如何，引人注目的是，在两种情形中，以最少假设得出的PBH并合率都与大多数LIGO/Virgo观测率非常吻合。