GW231123 质量间隙事件与原始黑洞情景

我们探讨最近报告的 GW231123 事件（包含质量 $M_1=137^{+22}_{-17}\,$M_\odot$,$M_2=103^{+20}_{-52}\,$M_\odot$，局部合并速率 $R_{\mathrm{local}}=0.08^{+0.19}_{-0.07}\,\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$）是否来源于在早期物质主导时代形成的原始黑洞（PBHs）。我们计算了 PBH 质量函数、丰度、自旋分布以及合并速率密度，并找到一组参数来再现 GW231123 的关键特性。尽管在这种情景下形成的 PBH 可以通过持续潮汐扭矩获得较大的自旋，但自旋分布仍不确定，额外的吸积可能导致 GW231123 中推断的极端自旋值。我们还展示，结果 PBH 的丰度 $f_{\mathrm{pbh}}=1.64^{+5.00}_{-1.59}\times10^{-1}$ 位于来自 CMB 吸积限制及其他探测手段的排除边界附近，突显了与当前约束之间的潜在张力。最后，我们估算了在 PBH 形成过程中必然产生的标量诱导引力波（SIGWs）。解释 GW231123 的 PBH 伴随着来自 nano-赫兹频段的可忽略的 SIGWs，表明与当前脉冲星时序阵列数据没有冲突。