含致密星伴星的黑洞双星种群综合研究

我们对含致密星(CS)伴星的并合黑洞(BH)双星进行了系统研究,包括黑洞–白矮星(BH–WD)、黑洞–中子星(BH–NS)和黑洞–黑洞(BH–BH)系统。先前研究表明,质量转移稳定性与公共包层演化可显著影响通过孤立双星演化形成的并合 BH–CS 双星。借助详细的双星演化模拟,我们获得了具有非简并供体星的质量转移 BH 双星发生公共包层阶段的易用判据,并将其纳入种群综合计算。为探究 NSs 与 BHs 间可能存在的质量间隙对并合 BH–CS 双星族性质的影响,我们采用涉及 rapid、delayed 与 stochastic 方案的不同的超新星机制来处理致密遗迹质量与诞生反冲。我们的计算表明,银河系中约有 $\sim 10^{5} -10^{6}$ 个 BH–CS 双星,其中数十个可被未来空间引力波探测器观测到。我们估计所有 BH–CS 系统的本地并合率密度为 $\sim 60-200 \,\rm Gpc^{-3}yr^{-1}$。虽然通过 rapid 超新星不形成低质量 BH,但 delayed 与 stochastic 方案均预测约 $\sim 100\%$/$\sim 70\%$/$\sim 30\%$ 的并合 BH–WD/BH–NS/BH–BH 双星可能具有处于质量间隙内的 BH 成分。