双中子星系统的引力波并合时间分布

双中子星(BNS)并合是$r$过程核合成的主要场所。其并合率决定了银河系中重元素的化学演化。BNS的并合率由其诞生率与引力辐射旋进延迟时间卷积得到。利用观测到的银河系BNS种群,我们在此表明,观测BNS中脉冲星的寿命足够短,以至于BNS的年龄对观测到的并合时间分布几乎没有影响。我们发现,在晚期($t\gtrsim 1$ Gyr)引力波延迟时间分布(DTD)遵循预期的$t^{-1}$。然而,在较短时间内明显存在快速并合系统的显著超出(占整个种群的$40-60\%$)。尽管现有数据无法确定DTD的确切形状,但在所有充分描述数据的模型中,我们发现至少有$40\%$的BNS并合时间小于1 Gyr。这一快速并合种群意味着$r$过程物质的沉积率下降,这与银河系重元素丰度的若干独立观测一致。同时,这一需要初始双星间距约为一个太阳半径的种群清楚地表明这些双星具有共同包层前身星。我们的结果表明,未来相当大一部分LIGO/Virgo的BNS并合将位于恒星形成星系中。