对超越对不稳定性质量间隙的第三星族双黑洞并合的研究

Kotaro Hijikawa; Ataru Tanikawa; Tomoya Kinugawa; Takashi Yoshida; Hideyuki Umeda

doi:10.1093/mnrasl/slab052

对超越对不稳定性质量间隙的第三星族双黑洞并合的研究

高能天体物理现象 2021-05-26 v2 星系天体物理太阳与恒星天体物理

作者: Kotaro Hijikawa , Ataru Tanikawa , Tomoya Kinugawa , Takashi Yoshida , Hideyuki Umeda

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摘要

我们进行了包含质量高达 1500 $M_\odot$ 的极高质量第三星族(Pop. III)恒星的双星族合成计算，并研究了双黑洞(BBH)并合的性质。在对不稳定性质量间隙之上，我们发现典型主黑洞(BH)质量为 135-340 $M_\odot$ 。最大主黑洞质量达 686 $M_\odot$ 。两个分量均位于质量间隙之上的 BBHs 具有低的有效旋进自旋 $\sim$ 0。迄今尚未探测到超越质量间隙的确定性 BBH 并合，并获得了并合率密度的上限。如果 Pop. III 恒星的初始质量函数(IMF)简单地表达为 $\xi_m(m) \propto m^{-\alpha}$ (单幂律)，我们发现为满足并合率密度不超过该上限，需要 $\alpha \gtrsim 2.8$ 。未来，诸如爱因斯坦望远镜与 Pre-DECIGO 等引力波探测器将观测高红移处的 BBH 并合。我们建议，通过将来观测所得并合率密度与理论推导值比较，我们或能对 Pop. III IMF 施加严格限制。

关键词

第三星族恒星双黑洞对不稳定性质量间隙引力波初始质量函数双星族合成

引用

@article{arxiv.2104.13384,
  title  = {On the population III binary black hole mergers beyond the pair-instability mass gap},
  author = {Kotaro Hijikawa and Ataru Tanikawa and Tomoya Kinugawa and Takashi Yoshida and Hideyuki Umeda},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2104.13384},
  year   = {2021}
}

备注

6 pages, 9 figures, 1 table. Accepted for publication in MNRAS Letters

对超越对不稳定性质量间隙的第三星族双黑洞并合的研究

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关键词

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