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将 LIGO/Virgo 的“质量间隙”事件解释为透镜化的中子星-黑洞双星

宇宙学与河外天体物理 2020-06-25 v1 高能天体物理现象 广义相对论与量子宇宙学

摘要

引力透镜使得在宇宙学距离上探测双黑洞(BBH)成为可能,其啁啾质量在 1<z<41<z<4 范围内看似被 1+z1+z 增强,与报道的 BBH 质量吻合良好。我们提出此效应也可解释 LIGO/Virgo 新近报道的令人困惑的“质量间隙”(MG)事件,即位于 1<z<41<z<4 的遥远、被透镜化的 NSBH 事件。中子星成员拟合质量变为 (1+z)×1.4M(1+z)\times 1.4M_\odot,因此被误分类为低质量黑洞。以此方式,通过将两个新报道的“质量不对称”事件 GW190412 与 GW190814 解释为包含恒星质量黑洞与中子星的透镜化 NSBH 事件,我们推导出其红移分别为 z3.5z\simeq 3.5z1.0z\simeq 1.0。过去一年另报道了 31 个高概率(>95%>95\%)的 BBH 事件与 5 个 MG 事件,由此我们推断 NSBH 事件的内禀率约为 BBH 事件的 5\simeq 5 倍,反映了早期恒星形成所产生中子星比例更高。我们预测透镜化 NSBH 事件在观测双星质量平面上具有独特轨迹,跨越 1<z<41<z<4 且质量比狭窄,q0.2q \simeq 0.2,待波形数据解禁后可轻易检验。所有此类事件可能显示被破坏的中子星发射,值得迅速跟进,因为高透镜放大率意味着尽管红移高,电磁探测并非不可能。此类透镜化 NSBH 事件提供了通过波形宇宙学红移(相对于中子星成员特征质量确定)直接描绘并合双星历史的有趣前景。

关键词

引用

@article{arxiv.2006.13219,
  title  = {Interpreting LIGO/Virgo "Mass-Gap" events as lensed Neutron Star-Black Hole binaries},
  author = {Tom Broadhurst and Jose M. Diego and George F. Smoot},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13219},
  year   = {2020}
}

备注

Submitted version. 6 pages and 3 figures