黑洞自旋大小相关性的线索及快速自旋双黑洞子群体

导致双黑洞形成及其最终并合的复杂天体物理过程在单个黑洞的自旋上留下了印记。我们基于来自第三引力波暂现源目录 GWTC-3（Abbott et al. 2023a）的引力波数据，重新审视了这些自旋的天体物理分布，在由较重组分（χ₁）和较轻组分（χ₂）黑洞的无量纲自旋大小定义的二维空间中寻找结构。我们发现了两个不同子群体的证据，其可信度超过 95%。主导群体由自旋较小的黑洞组成，主黑洞倾向于 χ₁ ≈ 0.2，从黑洞倾向于 χ₂ ≈ 0；我们报告了 χ₁ 和 χ₂ 之间的反相关迹象，以及反对两个组分均无自旋的双黑洞子群体的证据。次要群体由两个黑洞自旋都相对较高的系统组成，占双黑洞总数的 20₊₁₈₋₁₈%。最有可能属于该子群体的双黑洞质量较大，且自旋方向更可能与轨道角动量对齐——这可能与能够产生大自旋的孤立双黑洞形成通道（如化学均匀演化）一致。这一快速自旋子群体的线索依赖于 GW190517，这是一个具有大而精确测量的自旋的双黑洞。我们的结果得益于新颖的分层推断方法，代表了构建更描述性的黑洞自旋群体模型的第一步，并将在未来几年预期的大量引力波探测中得到加强或反驳。