不仅仅是风暴: 为何模型发现双黑洞形成与金属抗制相关, 而中子星双星形成则不相关
高能天体物理现象
2024-12-13 v2
摘要
无论是详细的还是快速的 population 研究, 都预测双黑洞 (BHBH) 形成在低金属环境下比高金属环境下高出数个数量级, 而双中子星 (NSNS) 形成则基本保持金属无关, 黑洞-中子星 (BHNS) 合并则表现出中间行为. 这一发现是将双致密天体作为低金属星际形成光度标志、作为谱灵和合并率计算的关键输入. 然而, 文献中对解释这些趋势的解释各不相同, 有时甚至相互矛盾. 我们探讨双致密天体形成中金属依赖性的主导原因. 我们发现, BHBH 在低金属环境下的形成效率由初始条件分布决定, 且常规模拟表明, 大约 \textit{每八个相互作用的双星系统}中都有足以形成黑洞的系统将导致形成 BHBH. 我们进一步发现, 双致密天体形成中金属的重要性是问题的形成通道. 稳定质量转移和化学均匀演化通道主要由于星体半径变化而在高金属环境下减弱, 而常见包围通道则主要受星体风和按质量比例的 natal 冲击的综合影响. 过时的巨型风预估加剧了后者的影响, 表明 BHBH 形成可能比此前假设的更不依赖金属. NSNS 形成效率保持金属无关, 因为它们仅通过常见包围通道形成, 且 natal 冲击被假设为与质量无关. 即将到来的引力波观测将为这些发现提供宝贵的约束.
引用
@article{arxiv.2411.02484,
title = {Not just winds: why models find binary black hole formation is metallicity dependent, while binary neutron star formation is not},
author = {L. A. C. van Son and S. K. Roy and I. Mandel and W. M. Farr and A. Lam and J. Merritt and F. S. Broekgaarden and A. Sander and J. J. Andrews},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.02484},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 8 Figures, Submitted to ApJ, Scripts and data to reproduce this work are at https://github.com/LiekeVanSon/ZdependentFormEff , and https://zenodo.org/records/13999532