来自两个40-100 Msun恒星孤立演化的首个引力波源

两个大质量30 Msun黑洞的并合已在引力波(1,GW150914)中被探测到。该发现验证了近期预测(2-4)，即大质量双黑洞将构成首次探测。然而，先前的计算未以足够精度和输入物理采样相关的双黑洞前身星——大质量、低金属丰度双星——以使得稳健预测优于几个数量级(5-10)。在此我们报告一套通过孤立双星演化形成双黑洞的高精度数值模拟，提供解释GW150914并预测后续双黑洞引力波事件性质的框架。我们的模型暗示这些事件形成于金属丰度小于太阳10%的环境；初始质量为40-100 Msun；并通过质量转移和共同包层阶段相互作用。它们的前身星可能在大爆炸后2 Gyr形成，或稍不太可能在11 Gyr形成。大多数双黑洞形成无超新星爆发，其自旋自诞生以来几乎未变，但不必平行。本研究中提出的双黑洞经典场形成，具有低诞生反冲和受限共同包层演化，产生的双黑洞比涉及球状星团的动力学形成通道(11)多40倍，并与均质演化通道(12-15)的速率相当。我们的计算预测，一旦第二代地基引力波天文台达到全灵敏度，每年将探测到约1000个总质量20-80 Msun的黑洞并合。