双黑洞合并Gw150914的天体物理学意义

摘要 使用先进的LIGO探测器发现引力波（GW）源GW150914，为存在双黑洞（BH）系统提供了首个观测证据，这些系统在宇宙年龄内发生引力螺旋和合并。这种BH合并在两种主要的形成模型中被预测，涉及孤立二元星在星系场中或在年轻和老练的致密恒星环境中的动态相互作用。测得的质量坚实地证明相对“重”的BH可以在自然界中形成。这一发现暗示相对较弱的重星风，因此GW150914的形成环境金属丰度低于大约太阳值的1/2。从GW150914观察所推断的双黑洞（BBH）合并率与两种形成模型的高端率预测一致（Gpc −3 yr −1）。低测得红移和恒星前体的低推断金属丰度意味着BBH要么在局部宇宙的低质量星系中形成并快速合并，要么在高红移时形成，形成与合并之间存在几亿年的时间延迟。这一发现激励了对双黑洞形成天体物理学的进一步研究。这也对未来的先进LIGO和先进处女座探测以及太空中的GW探测有重要意义。