The cosmic merger rate of neutron stars and black holes

被引：161

作者：

Mapelli, Michela ^{[1
,2
,3
]}

Giacobbo, Nicola ^{[1
,2
,3
,4
]}

机构：

[1] Univ Innsbruck, Inst Astro & Teilchenphys, Technikerstr 25-8, A-6020 Innsbruck, Austria

[2] INAF Osservatorio Astron Padova, Vicolo Osservatorio 5, I-35122 Padua, Italy

[3] Ist Nazl Fis Nucl, Piazza Sci 3, I-20126 Milan, Italy

[4] Univ Padua, Phys & Astron Dept Galileo Galilei, Vicolo Osservatorio 3, I-35122 Padua, Italy

来源：

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY | 2018年 / 479卷 / 04期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

stars: neutron; black hole physics; gravitational waves; methods: numerical; stars: mass-loss; MASSIVE STARS; COSMOLOGICAL SIMULATIONS; DIFFERENT METALLICITIES; ILLUSTRIS PROJECT; STELLAR EVOLUTION; SUPERNOVAE; DYNAMICS; BINARIES; CLUSTERS; POPULATIONS;

D O I：

10.1093/mnras/sty1613

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Six gravitational wave detections have been reported so far, providing crucial insights on the merger rate of double compact objects. We investigate the cosmic merger rate of double neutron stars (DNSs), neutron star black hole binaries (NSBHs), and black hole binaries (BHBs) by means of population-synthesis simulations coupled with the Illustris cosmological simulation. We have performed six different simulations, considering different assumptions for the efficiency of common envelope (CE) ejection and exploring two distributions for the supernova (SN) kicks. The current BHB merger rate derived from our simulations spans from similar to 150 to similar to 240 Gpc(-3) yr(-1) and is only mildly dependent on CE efficiency. In contrast, the current merger rates of DNSs (ranging from similar to 20 to similar to 600 Gpc(-3) yr(-1)) and NSBHs (ranging from similar to 10 to similar to 100 Gpc(-3) yr(-1)) strongly depend on the assumptions on CE and natal kicks. The merger rate of DNSs is consistent with the one inferred from the detection of GW170817 only if a high efficiency of CE ejection and low-SN kicks (drawn from a Maxwellian distribution with one-dimensional root mean square sigma = 15 km s(-1)) are assumed.

引用

页码：4391 / 4398

页数：8

共 89 条

[1] Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors [J].

Abadie, J. ;

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abernathy, M. ;

Accadia, T. ;

Acerneseac, F. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Ceron, E. Amador ;

Amin, R. S. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Antonuccia, F. ;

Aoudiaa, S. ;

Arain, M. A. ;

Araya, M. ;

Aronsson, M. ;

Arun, K. G. ;

Aso, Y. ;

Aston, S. ;

Astonea, P. ;

Atkinson, D. E. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Baker, P. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. ;

Barker, D. ;

Barnum, S. ;

Baroneac, F. ;

Barr, B. ;

Barriga, P. ;

Barsotti, L. ;

Barsuglia, M. ;

Barton, M. A. ;

Bartos, I. ;

Bassiri, R. ;

Bastarrika, M. ;

Bauchrowitz, J. ;

Bauera, Th S. ;

Behnke, B. ;

Beker, M. G. ;

Benacquista, M. ;

Bertolini, A. ;

Betzwieser, J. ;

Beveridge, N. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2010, 27 (17)

[2] GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (16)

[3] GW170608: Observation of a 19 Solar-mass Binary Black Hole Coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 851 (02)

[4] Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 848 (02)

[5]

Abbott BP, 2017, PHYS REV LETT, V118, DOI [10.1103/PhysRevLett.118.121102, 10.1103/PhysRevLett.118.221101]

[6] UPPER LIMITS ON THE RATES OF BINARY NEUTRON STAR AND NEUTRON STAR-BLACK HOLE MERGERS FROM ADVANCED LIGO'S FIRST OBSERVING RUN [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, E. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, E. ;

Barr, B. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2016, 832 (02)

[7] Binary Black Hole Mergers in the First Advanced LIGO Observing Run [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, F. ;

Barr, B. .

PHYSICAL REVIEW X, 2016, 6 (04)

[8] ASTROPHYSICAL IMPLICATIONS OF THE BINARY BLACK HOLE MERGER GW150914 [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, F. ;

Barr, B. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2016, 818 (02)

[9]

Abbott B. P., PHYS REV LETT, V116

[10]

Abbott B. P., PHYS REV LETT, V116

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 →