[论文解读] The effect of supernova natal kicks on compact object merger rate

Krzysztof Belczyński, T. Bulik|ArXiv.org|Jan 14, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 6

一句话总结

本文研究了超新星原生反冲速度——中子星在形成时获得的瞬时速度——如何影响致密天体（如中子星和黑洞）的并合率。通过双星群体合成模型，作者表明，在当前观测到的反冲速度范围内，合并率的变化幅度可达30倍，凸显了在预测引力波和伽马射线暴率方面存在重大不确定性。

ABSTRACT

Mergers of compact objects may lead to different astrophysical phenomena: they may provide sources of observable gravitational radiation, and also may be connected with gamma-ray bursts. Estimate of the rate with which such mergers take place are based on assumptions about various parameters describing the binary evolution. The distribution of one of these parameters - the kick velocity a neutron star receives at birth will strongly influence the number and orbital parameters of compact objects binaries. We calculate these effect using population synthesis of binary stars and show that the expected compact object merger rate changes by a factor of 30 when the kick velocity varies within its current observational bounds.

研究动机与目标

• 评估中子星原生反冲速度对致密天体双星形成率的影响。
• 量化反冲速度分布不确定性对并合率预测的影响。
• 利用双星演化模型改进引力波和伽马射线暴前身体率的估计。
• 评估并合率对观测到的反冲速度范围的敏感性。
• 为解释未来引力波探测结果提供稳健的框架。

提出的方法

• 采用双星群体合成模拟，以建模大质量双星系统的演化。
• 在核心坍缩超新星时引入可变的中子星原生反冲速度。
• 追踪致密天体双星在多个演化阶段的形成与演化。
• 通过积分初始双星参数和反冲速度的完整分布来计算并合率。
• 利用对反冲速度分布的观测约束，定义输入参数范围。
• 比较不同假设的反冲速度分布下的并合率，以评估敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 超新星原生反冲速度的分布如何影响致密天体并合率的预期值？
• RQ2 当反冲速度在当前观测范围内变化时，预测的并合率范围是多少？
• RQ3 致密天体并合率对原生反冲速度参数的不确定性有多敏感？
• RQ4 在不同反冲速度假设下，有多少比例的致密天体双星能存活至并合？
• RQ5 这些变化如何影响对引力波和伽马射线暴事件率的预测？

主要发现

• 当中子星的原生反冲速度在其当前观测范围内变化时，致密天体并合率的变化幅度达30倍。
• 较高的反冲速度会因系统被弹射而减少幸存的致密天体双星数量。
• 较低或零反冲速度会使并合率显著提高，因为双星更可能保持束缚状态。
• 观测到的反冲速度范围在并合率预测中引入了巨大的不确定性。
• 结果表明，原生反冲速度是估计引力波事件率时最主要的不确定性来源。
• 本研究强调了约束原生反冲速度分布对准确进行天体物理率预测的重要性。