双致密星的并合及其寄主星系
文献类型：学位论文
| 作者 | 龚小波
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| 答辩日期 | 2023-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张奉辉 |
| 关键词 | 引力波 黑洞 大质量恒星 星系 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Double compact stars merging and their host galaxies |
| 英文摘要 | 对引力波的直接观测为天文观测开创了一个新纪元。自从第一例双黑洞并合事件被 Advanced LIGO在2015年探测到，越来越多的双黑洞并合和双中子星并合事件被证实。随着下一代地面引力波探测器或空间引力波探测器（特别是LISA）将要投入使用，与双致密天体并合有关的引力波事件以及它们的寄主星系将会被发现。双黑洞并合随红移变化的并合率的演化将会重构到更高的红移处。这些引力波观测将极大地帮助我们理解大质量恒星的演化以及星系的形成与演化。本文综述了有关引力波的相关领域的研究背景与研究现状，通过Newman-Penrose公式对一般坐标形式下的引力波传播方程进行了研究，得到了稳态轴对称时空背景下的引力波传播方程的Newman-Penrose形式。然后本文详细介绍了本人在双黑洞并合与双中子星并合及其寄主星系研究领域的工作。我们使用快速恒星演化程序BSE生成了大量的双黑洞并合与双中子星并合样本，利用这些样本计算了它们的并合率。在不同的恒星剩余质量机制和超新星kick速度等情况下，样本的性质是不同的。于是在接下来的工作中，通过快速恒星演化程序BSE与一些拟合公式（如星族中最大黑洞质量与星族金属丰度的关系），我们构建了一套唯象模型来描述宇宙中与双致密天体并合有关的引力波事件。再使用贝叶斯方法，拟合Advanced LIGO和 Virgo，我们得到了这一唯象模型中自由参数的最佳值（如最大黑洞质量为 93个太阳质量）。通过以上的拟合结果和经验星系形成与演化模型EMERGE给出的星系样本，我们得到了双黑洞并合与双中子星并合概率在红移小于0.1星系上随其星系恒星质量、星系比恒星形成率和星系年龄变化的分布。我们发现这一归一化的并合数目的概率分布在星系比恒星形成率上的分布与前人的工作是不一样的。我们的在星系比恒星形成率上的分布有两个峰，而前人的工作只在log10(sSFR/yr-1) = -10附近有一个峰。我们的分布的另一个峰在log10(sSFR/yr-1) = -12附近，这是与 GW170817的寄主星系NGC4993的观测结果 (log10_(sSFR/yr-1) = -12.65)相一致的。这一与前人工作的差异是来自于EMERGE中的今天的淬灭星系曾在高红移处拥有很高的恒星形成率的占比。更进一步，我们发现双中子星并合更容易发生在年龄在11Gyr附近的星系内，这一年龄大于前人的结果（即6-8Gyr），更接近NGC 4993的年龄13.2Gyr。由于双中子星并合引力波事件的寄主星系的观测数据特别稀少，我们粗略地与短伽马暴的寄主星系进行了比较。模型可以与观测符合得比较好，其在随时间的演化上大体覆盖观测到的数据点，但不能精确地匹配上短伽马暴的红移。这不是只对恒星演化模型进行改进就能解决的，其需要星系演化模型更加精确地对星系的降序演化进行描述。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26411]  |
| 专题 | 云南天文台_大样本恒星演化研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 龚小波. 双致密星的并合及其寄主星系[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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