The Mass Density of Merging Binary Black Holes over Cosmic Time
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The connection between the binary black hole (BBH) mergers observed by LIGO-Virgo-KAGRA and their stellar progenitors remains uncertain. Specifically, the fraction ϵ of stellar mass that ends up in BBH mergers and the delay time τ between star formation and merger carry information about the astrophysical processes that produce merging BBHs. We model the merger rate in terms of cosmic star formation, coupled with a metallicity-dependent efficiency ϵ and a distribution of delay times τ, and infer these parameters with data from the Third Gravitational-Wave Transient Catalog. The progenitors to merging BBHs preferentially form in low-metallicity environments with a low-metallicity efficiency of log 10 ϵ < Z t = − 3.99 − 0.87 + 0.68 and a high-metallicity efficiency of log 10 ϵ < Z t = − 4.60 − 0.34 + 0.30 at 90% credibility. The data also prefer short delay times. For a power-law distribution p(τ) ∝ τ α , we find τ min < 1.9 Gyr and α < −1.32 at 90% credibility. Our model allows us to extrapolate the mass density in BBHs to high redshifts. We cumulatively integrate our density rate over time to get the total density of merging stellar-mass BBHs as a function of redshift. Today, BBH mergers are only ∼0.01% of the total stellar-mass density created by >10 M ⊙ progenitors. However, because massive stars are short lived, there may be more mass in merging BBHs than in living massive stars as early as ∼2.5 Gyr ago. We also compare to the mass in supermassive black holes, finding that the densities were comparable ∼12.5 Gyr ago, but their densities quickly increased to ∼75 times the density in merging stellar-mass BBHs by z ∼ 1.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».