来自第一代恒星遗迹的引力波

引力波 (GWs) 提供了一种革命性工具来研究尚未被观测到的天体物理对象。尤其是被认为比当今恒星质量更大的第一代恒星，可能通过其致密遗迹的并合被间接观测到。我们发展了一个自洽的、宇宙学代表性的半解析模型来模拟第一代恒星的形成。通过将 10% 太阳金属丰度下的双星恒星演化模型外推至无金属恒星，我们追踪单个系统直到致密遗迹的并合。我们估计了原初恒星对并合率密度以及先进激光干涉引力波天文台 (aLIGO) 探测率的贡献。由于其更高的质量，原初恒星的遗迹产生强引力波信号，即使其数量贡献相对较小。我们发现当前探测到的 GW150914 起源于原初的概率为 $\gtrsim1\%$。我们估计 aLIGO 在最终设计灵敏度下每年将探测到约 1 个原初黑洞-黑洞并合，尽管该率敏感依赖于原初初始质量函数 (IMF)。反过来说，探测到总双星质量约 $300\,\mathrm{M}_\odot$ 的黑洞并合将使我们能够约束原初 IMF。