轻轴子发射与并合双黑洞的形成

我们通过稳定质量转移和共同包层情景，研究轻轴子发射引起的恒星冷却对黑洞双星形成与演化的影响。我们发现，在轻轴子发射存在的情况下，经由共同包层形成通道不会形成任何含位于低质量间隙（$\rm M_{\rm BH} < 4 M_\odot$）内黑洞的并合双黑洞。在某些系统中，这是因为轴子阻止了洛希瓣溢出；在另一些系统中，它们阻止了共同包层被抛射。我们的结果适用于耦合 $g_{a \gamma} \gtrsim 10^{-10}\, \rm GeV^{-1}$（与光子）或 $\alpha_{ae} \gtrsim 10^{-26}$（与电子）且质量 $m_a \ll 10 \, \rm keV$ 的轴子。因此，当恒星遗迹族中不存在质量间隙时，轻的弱耦合粒子可能在 LIGO/Virgo/KAGRA 数据中明显产生 $\rm 2 M_\odot < M_{\rm BH} < 4 M_\odot$ 的质量间隙。