Quand et où GW150914 s'est-il formé ?

Résumé La récente détection des ondes gravitationnelles par LIGO (GW150914), provenant probablement de la fusion de deux trous noirs ∼ 30M⊙, suggère que les étoiles progénitrices ont une faible métallidité (Z/Z⊙ ≲ 0,3), ce qui contraint le moment et le lieu où le progéniteur de GW150914 aurait pu se former. Nous combinons les estimations des propriétés des galaxies (métallibilité du gaz formant des étoiles, taux de formation d'étoiles et taux de fusion) à travers le temps cosmique pour prédire le taux de fusion de trous noirs – trous noirs à faible décalage vers le rouge en fonction de la masse de la galaxie hôte contemporaine, Mgal, du décalage vers le rouge de formation du système progéniteur zf et des métallités progénitrices différentes Zp. Pour Zₚ 0,1 Z, le signal est dominé par des binaires dans des galaxies massives avec zf ≃ 2 alors qu'en dessous de Zₚ 0,1 Z, la plupart des fusions proviennent de binaires formés autour de zf ≃ 0,5 dans des galaxies naines. Des détections supplémentaires d'ondes gravitationnelles provenant de fusions de trous noirs massifs fourniront des contraintes sur la relation masse-métallidité et la formation d'étoiles massives à des décalages vers le rouge élevés.