盖亚黑洞发现的现实预测：孤立双星和动力学形成模型的比较

摘要

来自盖亚（Gaia）的天体测量已使得在AU尺度双星中发现了三个休眠黑洞（BH）。许多模型被提出来解释它们的形成，包括一些预测了盖亚探测结果的模型。然而，以前的工作使用了简化的可探测性指标，这些指标未能捕捉到盖亚天体测量轨道选择功能的关键要素。我们将盖亚天体测量轨道目录的现实正向模型应用于通过（a）孤立双星演化（IBE）和（b）星团中的动力学形成产生的黑洞双星群体。对于这两种形成渠道，我们在一个模拟的类银河系星系中，使用现实的依赖金属丰度的恒星形成历史和3D尘埃图来分析双星群体。我们为每个双星生成盖亚扫描律的历元天体测量数据，并使用盖亚DR3中使用的级联天体测量模型进行拟合。Chawla等人（2022）的IBE模型预测在DR3中不应探测到任何黑洞双星，因此严重低估了盖亚黑洞的形成率。相反，Di Carlo等人（2024）的动力学模型高估了接收DR3轨道解的黑洞数量，约高估了8倍。这两个模型预测了非常不同的轨道周期分布，IBE模型预测只有避免了共同包层演化且轨道周期Porb≥2000天的双星才能被探测到，而动力学形成模型预测的周期分布大致是对数均匀的。采用动力学渠道作为基准模型，并通过因子1/8进行重新缩放以匹配DR3的结果，我们预测约有30个黑洞双星将在盖亚DR4中被探测到，这大约占银河系中拥有AU尺度轨道上明亮伴星的黑洞的0.1%。

关键词