跨越间隙：搜寻 LIGO 最重的黑洞

双星黑洞（BBHs）的引力波（GW）探测已显示出证据表明，质量高于 $\sim50M_\odot$ 的组分黑洞较为匮乏。这与由对不稳定超新星（PISN）存在所导致的质量间隙预期一致。我们认为，地基引力波探测器将对处于该间隙之上、即 $\gtrsim120\,M_\odot$ 的双星黑洞敏感。若无探测结果，在升级灵敏度（A+）下运行两年将把 PISN 间隙“远侧”这些双星黑洞的本地并合率限制为低于 $0.01\,\mathrm{yr}^{-1}\mathrm{Gpc}^{-3}$。或者，若有数十起事件，我们可将间隙上边缘的位置限制到百分之一水平。我们考虑了 PISN 质量间隙内“闯入者”黑洞对此测量的潜在影响。远侧双星黑洞也将被 Cosmic Explorer（CE）、Einstein Telescope（ET）和 LISA 等未来仪器观测到，并可能主导多波段事件的比例。我们表明，通过比较地基与空间观测，可以约束并合率历史。此外，我们发现 PISN 质量间隙的上边缘在未分辨双星的随机背景谱形上留下印记，这可能通过 A+ 灵敏度被探测到。最后，我们表明，通过利用间隙上边缘，这些高质量双星黑洞可作为标准汽笛，分别用 LISA、LIGO-Virgo 和 CE/ET 在红移约 $0.4$、$0.8$ 和 $1.5$ 处约束宇宙膨胀。这些远侧双星黑洞将是 LIGO-Virgo 能探测到的最重双星黑洞。