戳洞:寻找 LIGO/Virgo 黑洞种群中的间隙

恒星演化模型预测由于对不稳定性超新星(PISNe),在 $\sim55 M_\odot - 120 M_\odot$ 的黑洞质量谱中存在间隙。我们通过层次化建模黑洞质量的天体物理分布,在第二批引力波瞬变源目录(GWTC-2)中调查此类“上限”质量间隙的可能存在。我们扩展 Truncated 和 Powerlaw+Peak 质量分布族以允许质量分布中的显式间隙,并将扩展模型应用于 GWTC-2。我们发现使用 Truncated 模型时有温和证据支持上限质量间隙,对数贝叶斯因子 $\ln \mathcal{B} = 2.79$,推断下界和上界分别为 $56.12_{-4.38}^{+7.54} M_\odot$ 和 $103.74_{-6.32}^{+17.01} M_\odot$。使用 Powerlaw+Peak 模型时,我们发现无间隙偏好。当对以预期 PISN 间隙边界为中心的间隙边界施加更紧先验时,支持间隙的对数贝叶斯因子温和增加。然而,这些结果取决于最质量最大双星的参数推断 GW190521,后续分析显示该源可能是组件质量跨间隙的中等质量比并合。使用 Nitz & Capano (2021) 分析中的 GW190521 后验样本,我们发现支持间隙的贝叶斯因子增加。但总体结论不变:使用 Powerlaw+Peak 模型时无间隙偏好。本工作为约束对不稳定性与脉动对不稳定性超新星及高质量黑洞形成的物理铺平了道路。