黑洞双星重复并合：对 GW190521 的启示

引力波事件 GW190521 涉及两个质量约为 $85\text{M}_\odot$ 和 $\sim 66\text{M}_\odot$ 的黑洞并合，形成一个质量约 $\sim 142\text{M}_\odot$ 的中等质量黑洞（IMBH）。两个前身黑洞在标准恒星演化框架内都难以解释，因为它们处于黑洞质量上限间隙内。我们基于球状星团核心中的多次并合提出此 IMBH 的动力学形成路径。我们通过分析一组 58 个使用 \texttt{NBODY6-gpu} 的 N 体模拟确定了此类情景。在我们的一个模拟中，我们观察到一个恒星黑洞在 6 Gyr 内经历一连串七次双星并合，达到 $97.8\text{M}_\odot$ 的最终质量。我们讨论导致最终 IMBH 产物的动力学相互作用，以及该模拟中黑洞群体的演化。我们从统计上探讨引力反冲对此类层级并合可行性的影响。从所有 58 个模拟的分析中，我们观察到额外的较小链，初步推断在中位质量球状星团的寿命内通过层级并合形成 IMBH 的概率在无引力并合反冲时为 $0.01 \lesssim p \lesssim 0.1$。利用此数量级估计，我们表明在假设前身黑洞引力反冲抛射概率较低的条件下，我们的结果与 GW190521 所隐含的速率大体一致。我们讨论对未来引力波探测的启示，强调研究处于质量上限间隙内黑洞的此类形成路径以约束此类建模的重要性。