自旋对齐黑洞双星的残余质量、自旋与反冲

我们进行了一组 36 次非进动黑洞双星模拟，其自旋与轨道角动量要么对齐要么反向对齐，旨在将合并后黑洞的最终质量、自旋和反冲建模为单个黑洞自旋大小和前身星质量比的函数。我们发现这些构型的最大反冲速度为 $V_{max}=526\pm23\,km/s$，出现在前身星自旋最大、质量比为 $q_{max}=m_1/m_2=0.623\pm0.038$、较小黑洞自旋与轨道角动量对齐而较大黑洞自旋反向对齐（$\alpha_1=-\alpha_2=1$）时。这一最大反冲速度比之前的估计值大约高出 $80\,km/s$，但最重要的是，由于最大值出现在较小的质量比处，合并双星反冲速度超过 $400\,km/s$ 的概率可高达 $17\%$，而反冲速度超过 $250\, km/s$ 的概率可高达 $45\%$。我们提供了最终质量、自旋和反冲作为单个黑洞自旋及两黑洞质量差函数的显式唯象公式。此处我们包含了直至初始自旋和质量差四阶的项，并发现与文献中可用的独立结果吻合极好（在百分之几以内）。对于等质量、对齐且最大自旋的双星，最大辐射能量为 $E_{\rm rad}/m\approx11.3\%$，最终自旋为 $\alpha_{\rm rem}^{\rm max}\approx0.952$。