关注间隙：GW190521作为一个跨越间隙的双星
高能天体物理现象
2020-12-09 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
恒星演化形成黑洞（BH）的模型稳健地预测了约50至约120太阳质量范围内存在对不稳定超新星（PISN）质量间隙。这一理论预测得到LIGO/Virgo前两次观测运行中双黑洞（BBHs）的支持，其组分质量很好地符合带有最大质量截断m_max=40.8^{+11.8}_{-4.4} M_⊙的幂律。与此同时，BBH事件GW190521报道的主星质量为m_1=85^{+21}_{-14} M_⊙，坚定地高于推断的m_max，次星质量为m_2=66^{+17}_{-18} M_⊙。我们并非得出结论认为GW190521的两个组分都属于质量间隙黑洞的新种群，而是探讨一种保守情形，即GW190521的次星质量属于先前观测到的黑洞种群。我们将默认关于m_1和m_2的先验（假设黑洞探测器帧质量均匀分布）替换为对m_2的这种种群信息先验，发现在90%可信度下m_2<48 M_⊙。此外，由于系统总质量比单个质量约束更好，对m_2的种群先验自动提高了推断的m_1，使其位于间隙之上（m_1 > 120 M_⊙的概率为39%，或m_1>130 M_⊙的概率为25%）。只要双质量间隙BBH的先验赔率小于约1:15，GW190521跨越对不稳定间隙的可能性就更大。我们认为，GW190521可能是首个跨越式双黑洞的例子，由一个常规恒星质量黑洞和一个来自PISN质量间隙“远侧”的黑洞组成。
引用
@article{arxiv.2009.05472,
title = {Minding the gap: GW190521 as a straddling binary},
author = {Maya Fishbach and Daniel E. Holz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.05472},
year = {2020}
}
备注
5 pages main text, 3 figures, 3 page appendix. Accepted for publication in ApJL