恒星质量双黑洞的自旋幅度随质量演化：来自引力波数据的证据

恒星质量双黑洞(BBH)的质量与自旋之间的关系被认为是存在多种致密天体形成通道的确凿证据。由孤立双星前身星形成的第一代黑洞预期具有近乎对齐的小自旋，而由层级并合产生的第n代BBH预期具有不对齐且更高的自旋。利用第三次观测运行O3(GWTC-2.1和GWTC-3)的数据，我们采用层级贝叶斯方法对BBH质量与自旋之间可能存在的相关性进行了全面研究。我们使用了叠加独立BBH群体或显式建模质量-自旋相关性的参数化模型。我们揭示了BBH的归一化自旋幅度与质量之间存在相关性的有力证据。这种相关性可以解释为从低质量低自旋的BBH群体向高质量高自旋群体的转变。尽管高质量端的自旋幅度分布缺乏稳健约束，但我们发现有力证据表明，具有不同自旋分布的两个BBH群体之间的转变应发生在40-50 $M_{\odot}$处。特别地，我们发现质量高于40-50 $M_{\odot}$的BBH群体应占整体群体的约2%，其自旋幅度$\chi$峰值在0.7附近，这与最新最先进的BBH起源模拟中由层级并合形成的第n代BBH的比例一致。