引力波踢动影响了分层合并产生的黑洞自旋

摘要

一种提议的黑洞形成通道涉及分层合并，即黑洞通过重复的二元合并形成。先前的研究表明，这类黑洞遵循一个以0.7为中心的近乎普遍的自旋分布。然而，引力波踢动可以将残骸从它们的宿主环境中弹出，这意味着只有被保留下来的黑洞才能参与后续的合并。我们计算了典型球状星团中被保留下来的黑洞的自旋分布，并考虑了残骸的踢动速度。由于踢动幅度取决于二元系统的质量比和自旋方向，某些构型比其他构型更有可能被保留下来。这优先选择了某些残骸自旋幅度，使得第二代黑洞的自旋分布偏离了普遍分布。在低逃逸速度环境中，分布可能变成双峰，因为自旋为0.7的残骸通常比其他构型受到更大的踢动。对于更高代的黑洞，其自旋分布并不收敛到一个独特的形式，而是可以跨越很宽的自旋范围，af ∈ (0.4,1)，这取决于它们的合并历史、诞生自旋和逃逸速度。此外，我们发现存在一小部分具有近乎对齐自旋的二元系统可以产生第二个更显著的峰，其位置取决于诞生自旋幅度。我们的发现确定了分层合并黑洞的可观测特征，这对于理解它们对引力波群体的贡献至关重要。此外，自旋分布对天体物理参数的依赖性意味着精确的自旋测量可以提供对其形成环境的见解。