用长伽马射线暴探测自旋双星黑洞并合的前身星

长时长伽马射线暴被认为与大质量、快速自旋恒星的核坍缩及黑洞的形成有关。然而，恒星内部的角动量高效传输（目前得到星震学和引力波约束的支持）导致恒星核心 predominantly 为慢自旋。在此，我们报告双星星族演化与种群合成计算，表明密近双星中的潮汐相互作用不仅能解释观测到的自旋并合双星黑洞子种群，还能在黑洞形成时产生长伽马射线暴。鉴于我们的模型根据亮长伽马射线暴的各向同性等效能量分布进行了校准，我们发现GWTC-2所报道的双星黑洞中约10%在形成时伴随有亮长伽马射线暴，其中GW190517和GW190719属于此类的概率分别约为85%和60%。此外，在对其平均束流分数作出假设后，我们的模型预测了源自该通道的长伽马射线暴作为红移函数的率密度。对于恒定束流分数 $f_\mathrm{B}\sim 0.05$，我们的模型预测出的率密度在整个红移范围内与观测值相当；而在红移 $z \in [0,2.5]$ 内，与观测LGRB宿主星系金属丰度分布的初步比较意味着，观测到的长伽马射线暴中可能有20%至85%源自并合双星黑洞的前身星。所提出的观测亮长伽马射线暴的潜在显著部分与自旋双星黑洞并合前身星之间的联系，使我们能够在当前一代引力波天文台视界之外乃至宇宙学距离上探测后者。