关于 GW190521 类双黑洞并合系统的形成

GW190521 是迄今探测到的质量最大的并合双黑洞(BBH)系统。至少其中一个组分黑洞被测得位于对不稳定超新星(PISN)质量间隙($\sim 50-135\;{\rm M}_{\odot}$)内,使其形成成为谜团。然而,观测到的瞬态信号允许有替代的后验分布。有建议认为 GW190521 可能是一个中等质量比旋进(IMRI),其组分质量 $m_1\sim 170\;{\rm M}_{\odot}$ 和 $m_2\sim 16 \;{\rm M}_{\odot}$,恰好跨越 PISN 质量间隙。在此框架下,我们进行双星种群合成,以探索通过孤立双星演化形成 GW190521 类系统。我们数值计算了不同金属丰度下大质量恒星的束缚能参数,并将其用于公共包层演化的计算。我们的结果倾向于认为前身双星形成于 $\rm Z\leq0.0016$ 的贫金属环境中。在红移 $z=1.1$ 内预测的并合率密度为 $\sim 4\times 10^{-5}-5\times 10^{-2} \,\rm Gpc^{-3}yr^{-1}$。我们期望此类事件有可能被即将到来的空间和地基引力波探测器观测到。