哪个黑洞在自转？用引力波探测黑洞自旋的起源

关于角动量传输的理论研究表明，孤立恒星级黑洞诞生时的无量纲自旋大小可忽略不计（$\chi \lesssim 0.01$）。然而，最近的引力波观测表明，超过 40% 的双黑洞系统包含至少一个具有不可忽略自旋大小的黑洞。一种解释是，先形成的黑洞通过潮汐相互作用使将成为后形成黑洞的恒星核自转加速。通常，后形成的黑洞是“次星”（质量较小）黑洞，不过，它可能通过称为质量比反转的过程成为“主星”（质量较大）黑洞。我们通过使用第三版引力波瞬变源目录（GWTC-3）的数据，在任一给定双星中仅允许一个黑洞自旋的“单自旋”框架下分析该假设。在此假设下，我们表明至少 28%（90% 可信度）的 LIGO--Virgo--KAGRA 双星包含具有显著自旋的主星，可能表明存在质量比反转。我们未发现包含具有显著自旋的次星的双星证据。然而，与允许两个黑洞都自旋的模型相比，单自旋框架受到中等程度的排斥（自然对数贝叶斯因子 $\ln B = 3.1$）。如果未来的研究能确证大多数并合双星包含两个自旋黑洞，则可能质疑我们对双黑洞形成机制或黑洞前身星中角动量传输效率的理解。