黑洞前身星的潮汐自转加速

引力波观测表明存在高自旋($a\gtrsim0.3$)的并合黑洞(BH),其形成途径仍是一个开放问题。形成这些双星的一种可能方式是通过其BH伴星对沃尔夫-拉叶(WR)星的潮汐自旋加速。在这项工作中,我们通过直接计算WR星模型中振荡模式的潮汐激发、确定潮汐自旋加速率,并积分WR-BH双星的耦合自旋-轨道演化来研究这一情形。我们发现,对于短周期轨道和大质量WR星,潮汐相互作用主要由驻重力模式贡献,这与文献中常假设的Zahn的行波模型相反。驻模式比行波耗散效率更低,意味着先前对潮汐自旋加速的估计可能被高估。我们表明,WR-BH双星中很少达到潮汐同步,且除最短周期($P_{\rm orb} \! \lesssim 0.5 \, {\rm d}$)双星外,所得BH自旋均有$a \lesssim 0.4$。低质量系统中的潮汐自旋加速更高效,提供了BH质量和自旋之间的反相关关系,这可在未来引力波数据中检验。非线性耗散过程尚不清楚,但可能允许更高效的潮汐自旋加速。我们还讨论了一类在我们计算中出现的新的引力-热模式。