对不稳定性质量间隙之上恒星级黑洞双星的并合率

在当前的恒星演化模型中，对不稳定性超新星的出现意味着缺少质量在约 $[60, \, 120] \, \rm{M}_\odot$ 之间的恒星级黑洞（BH），导致 BH 质量分布中存在上限质量间隙。在本快报中，我们通过将初始质量函数与恒星形成率同宇宙时间中的金属丰度演化进行卷积，发展了一个描述对不稳定性间隙之外 BH 的基准模型。在间隙之外双星形成的底层物理不变的假设下，我们进而构建了并合 BH 双星的宇宙族。发现两个质量分量均在间隙之上的 BH 双星的探测率，在最悲观与最乐观情形下，LIGO/Virgo 在设计灵敏度下为 $\simeq [0.4,\,7] \, \rm{yr}^{-1}$，第三代地基探测器为 $[10, \, 460] \, \rm{yr}^{-1}$。LISA 能在并合前数千年单独探测这些双星。在不到四年内并合、从而支持顺序多波段观测的事件数，预计在 $[1, \, 20]$ 范围内。虽然 ET 将探测所有这类事件，LIGO/Virgo 预计只能探测其中的 $\lesssim 50\%$。最后，我们估计 LISA 波段中来自未分辨源的引力波背景原则上可被探测，信噪比在 $\simeq 2.5$ 到 $\simeq 80$ 之间。