检验黑洞并合质量分布的时间演化

引力波事件的探测揭示存在大量黑洞（BH）双星种群，它们能在宇宙年龄内发生并合。尽管已知此类双星的若干形成通道，但与各通道相关的显著理论不确定性使得对每一通道贡献总并合率密度的稳健预测难以实现。鉴于某些通道中并合率密度的时间演化（精确或近似）与黑洞质量无关，从观测数据中厘清这一特征将有助于揭示黑洞双星的本质。基于这一动机，我们构建了通过假设检验来统计检验黑洞并合质量分布是否随时间演化的方法。我们的统计检验既不需要预先指定高度不确定的质量分布，也不需要预先指定并合率的时间依赖性。随后我们将其应用于具有某些具体并合率密度形状的模拟数据，表明所提方法在大样本量下正确地拒绝（或不拒绝）原假设。在此验证之后，该方法被应用于 LIGO-Virgo 第三次观测运行期间获得的引力波事件目录。我们发现，由于可探测的并合事件数量及最大红移的减少，选择偏差降低了我们的方法对 O3 目录的有效性。在方法可应用的范围内，没有发现并合率密度质量分布随时间演化的迹象。这一局限将在未来包含更多事件的观测中得以缓解，而我们的假设检验将有助于确定并合率密度是否独立于黑洞质量随时间演化。