恒星团中填充黑洞质量间隙：一般关系与上限

理论与观测表明，单星演化无法产生质量在 $3-5M_{\odot}$ 范围以及高于 $\sim 45M_{\odot}$ 的黑洞（BHs），分别称为下质量间隙（LMG）与上质量间隙（UMG）。然而，在致密星团中通过致密天体并合可形成这些间隙中的黑洞，例如 LMG 和 UMG 可分别通过双中子星并合与双黑洞（BBH）并合来填充。这意味着，若引力波（GWs）中观测到含有至少一个质量间隙天体的双天体并合，则要么是星团在组装双天体并合方面效率高，要么是我们的单星模型需要修正。因此，理解星团填充这两个质量间隙的效率对恒星天体物理与引力波天体物理均有重要意义。本文中，我们对恒星团通过团内引力波并合填充两个质量间隙的效率进行了系统研究。为此，我们推导了一组闭式关系，用于描述经历动力学相互作用并在团内发生引力波并合的致密天体双星之演化。通过考虑静态与随时间演化的人口，我们特别发现球状星团在填充 LMG 方面明显低效，而与 UMG 相反。我们进一步描述了这些结果如何与该问题相关的特征质量、时间与长度尺度相联系。