Gaia黑洞发现的现实预测：孤立双星与动力学形成模型的比较

Gaia的天体测量使得在au尺度双星系统中发现三个休眠黑洞（BHs）成为可能。许多模型被提出以解释它们的形成，包括多个预测了Gaia探测的模型。然而，先前的工作使用了简化的可探测性度量，未能捕捉Gaia天体测量轨道选择函数的关键要素。我们对通过(a)孤立双星演化(IBE)和(b)星团中的动力学形成产生的黑洞双星族群应用了Gaia天体测量轨道目录的现实前向模型。对于两种形成通道，我们在模拟的银河系样星系中分析双星族群，该星系具有真实的金属丰度依赖恒星形成历史和三维尘埃图。我们从Gaia扫描定律为每个双星生成历元天体测量数据，并用Gaia DR3中使用级联天体测量模型进行拟合。Chawla等人(2022)的IBE模型预测DR3中不应探测到任何黑洞双星，因此显著低估了Gaia黑洞的形成率。相比之下，Di Carlo等人(2024)的动力学模型将获得DR3轨道解的黑洞数量高估了约8倍。两个模型预测了非常不同的轨道周期分布：IBE模型预测只有避免了共包层演化且轨道周期$P_{\text{orb}} \gtrsim 2{,}000$天的双星才能被探测到，而动力学形成模型预测的周期分布大致呈对数均匀分布。采用动力学通道作为基准模型并缩放1/8以匹配DR3，我们预测约30个黑洞双星将在Gaia DR4中被探测到，代表银河系中约0.1%具有au尺度轨道的亮伴黑洞。