由恒星双星演化形成的并合黑洞的自旋取向

我们通过将最先进的人口合成模型与高效的后牛顿演化相结合，研究孤立形成的并合双黑洞（BH）的预期自旋错位，从而追踪从恒星形成到引力波探测的源。我们给出了当前与未来干涉仪可探测源性质的广泛预言。我们考虑到探测器对具有合适自旋取向的旋转 BH 双星更敏感这一事实，并发现这显著影响了 LIGO 可探测的源族，而对第三代探测器则非如此。我们发现三条形成途径（由核心坍缩与公共包层阶段的顺序区分）主导了观测到的种群，且它们的相对重要性关键取决于 BH 出生时获得的反冲。我们的模型表明，对“有效自旋”参数 χ_eff 的测量将允许强有力的约束。例如，我们发现自旋大小与自旋方向在 χ_eff 中的作用可大体解耦，且有效自旋分布的对称性是双星形成历史的稳健指示量。我们对个别自旋方向及其进动形态的预言证实并扩展了早期的玩具模型，同时探索了更现实且更广的初始条件集合。我们的主要结论是，特定的 BH 双星子种群将展现独特的进动动力学：这些类别包括（但不限于）恒星潮汐相互作用在足够短时标上起作用的源，以及在中子脉冲对不稳定性超新星中产生的大质量双星。BH 自旋取向的测量具有巨大潜力来约束大质量双星恒星生命中的特定演化过程。