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GW231123来自第三批星系:孤立双星演化

太阳与恒星天体物理 2026-05-18 v2 高能天体物理现象

摘要

GW231123是两颗黑洞(BH)的合并事件,其估计质量超过100  M\rm{100\;M_\odot},使其成为目前通过引力波观察发现的最重的BH。我们利用双星人口合成计算研究GW231123类事件是否可来自孤立的第三批(Pop III)双星。我们的发现表明,在满足以下三个条件时,孤立的Pop III双星可以产生足以解释GW231123发现的GW231123类事件:(i) Pop III星演化时,对热对流式对流掠过效率不足;(ii) 12C(α,γ)16O^{12}\text{C}(\alpha, \gamma)^{16}\text{O}反应速率比标准值低2σ2\sigma;(iii) Pop III双星在初始时与Pop I/II双星具有相同的轨道参数。相比之下,引力波瞬态目录3中最重的BH合并事件GW190521即使采用标准的12C(α,γ)16O^{12}\text{C}(\alpha, \gamma)^{16}\text{O}反应速率,也可来自孤立的Pop III双星。我们证明,GW231123的发现正在加大对单星演化模型参数范围的约束,前提是这些引力波事件源自孤立双星演化。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.01135,
  title  = {GW231123 Formation from Population III Stars: Isolated Binary Evolution},
  author = {Ataru Tanikawa and Shuai Liu and WeiWei Wu and Michiko S. Fujii and Long Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.01135},
  year   = {2026}
}

备注

14 pages, 3 figures, 1 table, ApJ accepted