008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
■001000016932302
■00520240214100440
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798379603847
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30491217
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a520
■1001  ▼avan  Son,  Angelieke  Anna  Catharina.▼0(orcid)0000-0001-5484-4987
■24510▼aThe  First  Pieces  of  the  Gravitational-Wave  Progenitor  Population  Puzzle▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bHarvard  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(304  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  84-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Conroy,  Charlie;de  Mink,  Selma.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThe  first  gravitational  wave  (GW)  observation  marked  a  monumental  moment  in  science  and  heralded  the  birth  of  a  new  field:  GW  astronomy.  Since  then,  the  field  has  rapidly  developed,  with  about  90  mergers  of  binary  black  Hole  (BBH),  black  hole  neutron  star  (BHNS),  and  binary  neutron  star  (NSNS)  mergers  observed  to  date.  This  number  is  set  to  triple  in  the  next  few  years,  with  millions  of  detections  anticipated  in  the  following  decade.  How  do  these  merging  double  compact  objects  form?  Each  detection  adds  a  new  piece  to  the  puzzle  of  their  origins,  moving  us  from  a  phase  of  initial  discovery  into  an  era  of  population  studies.  Many  different  formation  channels  have  been  proposed  to  solve  this  'progenitor  population  puzzle',  but  all  depend  crucially  on  their  direct  ancestors:  massive  stars.  Massive  binary  stars  impact  nearly  every  part  of  modern  astrophysics,  as  they  shape  our  Universe  through  the  elements  and  ionizing  radiation  they  emit.  However,  these  stars  are  challenging  to  study  while  alive  as  they  are  intrinsically  rare  and  live  short  lives.  This  raises  a  second  question:  (what)  can  GW  sources  teach  us  about  the  lives  and  deaths  of  their  stellar  progenitors?In  this  thesis,  we  aim  to  shed  light  on  this  question  by  analyzing  the  early  population  results  of  GW  sources  that  make  up  the  first  pieces  of  the  progenitor  puzzle.  We  apply  a  combination  of  numerical  population  synthesis  models  and  analytical  models  to  develop  an  intuitive  understanding  of  the  complex  phenomena  that  govern  the  evolution  of  massive  stars,  and  ultimately  lead  to  the  formation  of  double  compact  objects.The  first  puzzle  piece  is  the  notable  structure  that  emerged  in  the  mass  distribution  of  merging  BBHs.  Observations  have  revealed  a  'bump',  followed  by  a  low  but  non-zero  rate  of  mergers  with  components  ≳  35  M⊙.  This  has  been  linked  to  the  theoretical  prediction  of  a  'mass  gap'  caused  by  Pair  Instability  Supernovae  (PISN).  We  show  that  the  contribution  of  isolated  binaries  to  form  BBH  mergers  in  this  mass  gap  is  negligible,  even  under  extreme  assumptions  about  mass  accretion.  This  points  towards  dynamical  formation  channels  for  BBHs  in  this  mass  range.  We  furthermore  provide  the  first  quantitative  study  into  the  origin  of  the  global  peak  of  the  BBH  mass  distribution,  and  find  that  it  results  naturally  from  the  stable  Roche-lobe  overflow  channel.  The  reason  behind  this  lies  in  a  characteristic  of  this  channel:  it  cannot  form  BBH  mergers  below  a  certain  mass.  This  also  provides  an  alternative  explanation  for  the  much  disputed  'neutron  star-black  hole  mass  gap'  if  observed  in  GW  sources.  More  clues  follow  from  the  evolution  of  the  BBH  merger  rate  with  redshift,  which  is  determined  by  the  delay-time  distribution  of  its  formation  channel.  We  identify  unique  delay  time-mass  relationships  for  the  two  main  isolated  binary  evolution  channels  and  provide  testable  predictions  for  the  redshift  evolution  for  the  BBH  merger  rates  from  each  channel.  Lastly,  we  investigate  how  our  model  predictions  are  affected  by  the  metallicity-dependent  cosmic  star  formation  history.  We  present  a  new  functional  form  for  the  latter  and  determine  that  it  will  not  shift  the  location  of  features  such  as  those  discussed  above.  This  is  exciting  as  it  suggests  that  these  features  indeed  have  the  potential  to  reveal  the  underlying  physics  of  their  stellar  progenitors.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aAstronomy.
■650  4▼aAstrophysics.
■653    ▼aBinary  stars
■653    ▼aBlack  holes
■653    ▼aGravitational  waves
■653    ▼aMassive  stars
■653    ▼aPopulation  synthesis
■653    ▼aStar  formation
■690    ▼a0606
■690    ▼a0596
■71020▼aHarvard  University▼bAstronomy.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g84-12B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16932302▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024