双中子星的形成与演化：并合及其宿主星系

在本文中，我们通过将双星恒星演化（BSE）的种群合成模型与宇宙学星系形成和演化模型相结合，研究了双中子星（BNSs）及其并合的性质。我们利用观测到的银河系 BNSs 以及由引力波（GW）观测推断出的本地 BNS 并合率密度（$R_0$）对 BSE 模型参数进行约束，并由此估计 BNS 并合的宿主星系分布。我们发现，银河系 BNS 观测意味着公共包层（CE）阶段的高效能量耗散、双峰踢速度分布以及伴星超新星爆发期间的低质量抛射。然而，推断出的 $R_0$ 并不一定要求极高的 CE 抛射效率和低踢速度，这与先前的主张不同，主要是因为最新推断的 $R_0$ 被收窄至较低值（$320_{-240}^{+490}\,\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$）。偏好模型得出的 BNS 并合率密度在低红移（$z\lesssim0.5$）下可由 $R(z)\sim R_0(1+z)^{\zeta}$ 描述，其中 $R_0\sim316$-$784\,\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$，$\zeta\sim1.34$-$2.03$。我们的结果还表明，$R_{0}$ 和 $\zeta$ 依赖于 BSE 模型参数的设置，因此未来 GW 探测对这些参数的精确估计将对 BSE 模型施加强约束。我们进一步估计，在 $z\sim0$ 时，旋涡星系和椭圆星系中承载的 BNS 并合比例分别约为 $81$%-$84$% 和 $16$%-$19$%。每个星系的 BNS 并合率可由宿主星系恒星质量、恒星形成率和金属丰度很好地确定，这为寻找最可能的 BNS 宿主星系候选者提供了指导。