重力波观测中对偶极失稳质量截止值的测量前景

偶极失稳超新星留下无固体残余体，导致其预测的恒星黑洞质量分布之间出现质量间隙。来自二元黑洞合并的引力波探测相关质量范围，LIGO-Virgo-KAGRA目录（GWTC-4）的分析表明可能存在约$40$-$50\,M_\odot$的质量截止。然而，该结果的鲁棒性尚不明确。为此，我们使用完整的贝叶斯参数估计，模拟带和不带此类质量截止的引力波目录，然后测试其在包含截止的参数模型和不包含截止的模型中是否被正确推断。对于类似GWTC-4的目录， confident地识别截止可能性不保证，但我们模拟中最佳约束与GWTC-4结果一致，当模型包含截止时。相反，误认截止的可能性不大。对于预计在O4观测期结束时的目录，截止质量的不确定性降低$\gtrsim20\,\%$，但40-50$M_\odot$的截止仅给出${}^{12}\mathrm{C}(\alpha,\gamma)^{16}\mathrm{O}$反应速率的下界——我们对该S因子在$300\,\mathrm{keV}$处的最严格约束为$S_{300}\gtrsim125\,\mathrm{keV}\,\mathrm{b}$（置信度为90%）。来自引力波数据alone的Hubble参数$H_0$的相对不确定性仍可达$100\,\%$。我们还采用非参数PixelPop人口模型对GWTC-4进行分析，发现某些质量特征在非参数模型中比在参数模型中更突出，但不要求锐利截止。然而，参数模型通过GWTC-4中的似然基于的预测测试通过，PixelPop结果与我们模拟的带截止目录结果一致。此类测试对于从引力波目录中作出天体物理宣称至关重要。