중성자별과 블랙홀 쌍성의 병합 = Merger of Compact Objects

국문 초록 (Abstract)

현재 가동중이거나 앞으로 가동될 중력장 검출 장치 (LIGO)에서 수년
내에 관측될 중력파의 후보로 중성자별-중성자별 쌍성이 주목을 받고
있다. 최근 중력파의 후보로서 질량이 작은 블랙홀과 중성자별 (LMBH-NS)
쌍성의 병합이 중성자별과 중성자별 (NS-NS) 쌍성의 병합보다 많을 수
있다는 제안이 제시된 바 있다. 이러한 제안은 이론적으로 가능한
중성자별의 최대 질량이 태양의 1.5배를 넘지 않는다는 연구 결과와 천체
외각에서 가스층 겹침 진화 (common envelope evolution)의 과정에서
에딩턴 한계를 넘어선 질량유입이 가능하다는 이론에 근거하고 있다. 이
이론에서는, 먼저 형성된 중성자별이 짝별로부터 질량을 유입하여
블랙홀로 진화함으로써 블랙홀-중성자별 쌍성을 형성하게 된다. 이와같은
질량 유입을 피하기 위해서는 초기 쌍성의 질량이 4 \% 이내에 있어야
하고, 이 경우에는 두별이 거의 동시에 진화를 하여 중성자별-중성자별
쌍성을 형성하게 된다. 따라서 초기 쌍성의 질량 차이가 4 \% 보다 클
확률이 4 \% 이내일 확률보다 크므로 블랙홀-중성자별의 쌍성이 훨씬
많이 분포하게 된다. 본 연구에서는 중성자별 모체의 질량에 따른
분포비를 균일 분포 (flat distribution)로 가정하고, 이 경우에 LMBH-NS
와 NS-NS의 비가 5 정도임을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the merger of a low-mass black hole and a neutron star
binary (LMBH-NS) was suggested to be a candidate for a gravitational
wave source for the LIGO (laser interferometer gravitational-wave
observatory), which should be detected within several years. This
suggestion is based on the study that showed the theoretical upper
limit of the neutron star$^\prime$s mass to be about 1.5 M$\odot$
and hypercritical accretion to be possible during the spiral-in at
the common envelope evolution. In this theory, the first-born
neutron star evolves into a black hole due to accretion from a
companion star, and a LMBH-NS binary is formed as a result. In order
to avoid the accretion, the two giant progenitors have to be within
4 \% of each other in ZAMS mass, in which case they evolve into a
NS-NS binary. In a flat distribution, since the probability of
having a ZAMS mass difference bigger than 4 \% is more than 80 \%, a
LMBH-NS binary population is much more likely than a NS-NS binary
population. In this study, by assuming a flat distribution, we
obtained five times more LMBH-NS binaries than NS-NS binaries as
sources for the LIGO.

참고문헌 (Reference)

1 "Lecture Notes of the 22ndAdvanced Course of the Swiss Society for Astronomyand Astrophysics edited by H. Nussbaumerand A. Orr. Saas-Fee" 263-, 1992