双黑洞形成通道在并合遗迹质量与自旋中留下的指纹

双黑洞（BBH）被认为形成于不同环境中，包括星系场和（球状、核、年轻和疏散）星团。在此，我们提出一种方法来估计与这些不同环境相关的主要 BBH 形成通道的指纹。我们表明，本地宇宙中星系的金属丰度分布，以及在场或星团中形成的并合的相对数量，决定了 BBH 群体的主要性质。我们的基准模型预测，迄今最重的并合事件 GW170729 源于一个在致密星团（可能是星系核）中经历 2–3 次并合事件的 progenitor。该模型预测，在本地宇宙中每 100 次 BBH 并合中至少有一个并合遗迹的质量为 $90 < M_{\rm rem}/ {\rm ~M}_\odot \leq{} 110$，而千分之一可达到质量大至 $M_{\rm rem} \gtrsim 250$ M$_\odot$ 的黑洞。此类大质量黑洞将填补恒星级与中等质量黑洞之间的空白。低质量与高质量 BBH 的相对数量可帮助我们揭示不同形成通道的指纹。基于我们模型的假设，我们预期若整个 BBH 群体中约 $70\%$ 的遗迹质量 $<50$ M$_\odot$，则孤立双星是 BBH 并合形成的主要通道，而质量 $>75$ M$_\odot$ 的遗迹占比 $\gtrsim{}6\%$ 则指向一个显著的动力学形成 BBH 双星子群体。