У чёрных дыр в слияниях нашли два характерных пика масс

Авторы взяли не отдельные слияния, а сразу весь каталог из 158 гравитационно-волновых событий и посмотрели на них как на одну большую популяцию. Идея здесь простая: если собрать много сигналов вместе, можно начать видеть не случайные выбросы, а общие черты — какие массы у чёрных дыр встречаются чаще, как ведут себя спины и что это говорит об их истории.

Самое интересное — форма распределения масс. У первичных чёрных дыр оно похоже на плавный фон, который заметно меняется выше 35 масс Солнца, но при этом поверх этого фона видны два «уплотнения» — около 10 и 35 масс Солнца. Для пар чёрных дыр рядом с 10 массами Солнца нашли ещё одну подсказку: их вторые компоненты обычно легче, а отношение масс чаще попадает в область, которая может указывать на устойчивый перенос вещества в прошлой эволюции системы.

По спинам картина тоже не случайная. Чёрные дыры, судя по данным, в основном вращаются не слишком быстро: у 90% значение спина ниже 0.6. При этом их оси чаще выровнены с орбитой, что хорошо сочетается с идеей, что многие такие пары рождаются «спокойно» — внутри изначальной двойной системы, а не после хаотичного захвата. Но есть и обратный намёк: у заметной доли систем эффективный спин отрицательный, а это чаще ожидают, когда двойные собираются динамически, без газа, в плотных звёздных средах.

Ещё один важный результат — связи между разными свойствами. Авторы увидели, что эффективный спин связан с отношением масс, а также что частота слияний чёрных дыр растёт с красным смещением, то есть дальше в прошлое их становится больше — это согласуется с тем, как менялась скорость звездообразования в космосе. При этом сам массовый спектр с расстоянием почти не меняется, а вот распределение спинов становится шире к z ≈ 1.