We present a systematic study of the X-ray binaries (XRBs) containing a black hole (BH) and a non-degenerate companion, in which mass transfer takes place via either capturing the companion's wind or Roche lobe overflow (RLO). As shown in our previous work that focusing on the formation and evolution of detached BH binaries, our assumed models relevant to BH's progenitors predicted significantly different binary properties \citep{sl19}. In this paper, we further follow the evolutionary paths of the BH systems that appearing as XRBs. By use of both binary population synthesis and detailed binary evolution calculations, we can obtain the potential population of BH XRBs. Distributions at the current epoch of various binary parameters have been computed. The observed sample of wind-fed XRBs can be well reproduced under assumption of all our models. The wind-fed XRBs are expected to be so rare ($ \lesssim 100 $) that only a couple of such systems have been detected. Comparison of known RLO XRBs with the calculated distributions of various binary parameters indicates that only the models assuming relatively small masses for BH progenitors can roughly match the observations. Accordingly we estimate that there are hundreds of RLO XRBs in the Milky Way, of which the majority are low-mass XRBs. The RLO systems may become ultraluminous X-ray sources (ULXs) if the BH accretes at a very high rate, we expect that about a dozen ULXs with a BH accretor may exist in a Milky Way$-$like galaxy.

中文翻译：

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黑洞 X 射线双星的种群合成

我们对包含黑洞 (BH) 和非简并伴星的 X 射线双星 (XRB) 进行了系统研究，其中通过捕获伴星的风或罗氏瓣溢出 (RLO) 来进行质量传递。正如我们之前专注于分离 BH 双星的形成和演化的工作所示，我们假设的与 BH 祖先相关的模型预测了显着不同的双星属性 \citep{sl19}。在本文中，我们进一步追踪了以 XRB 形式出现的 BH 系统的进化路径。通过使用二元种群合成和详细的二元进化计算，我们可以获得 BH XRB 的潜在种群。已经计算了各种二进制参数在当前时期的分布。在我们所有模型的假设下，观察到的风馈 XRB 样本可以很好地重现。预计风馈 XRB 非常罕见（$ \lesssim 100 $），以至于只检测到了几个这样的系统。已知的 RLO XRB 与各种二元参数的计算分布的比较表明，只有假设 BH 祖细胞质量相对较小的模型才能大致匹配观察结果。因此我们估计银河系中有数百个 RLO XRB，其中大部分是低质量 XRB。如果 BH 以非常高的速度吸积，RLO 系统可能会成为超亮 X 射线源 (ULX)，我们预计在银河系 $-$ 类星系中可能存在大约十几个带​​有 BH 吸积器的 ULX。预计风馈 XRB 非常罕见（$ \lesssim 100 $），以至于只检测到了几个这样的系统。已知的 RLO XRB 与各种二元参数的计算分布的比较表明，只有假设 BH 祖细胞质量相对较小的模型才能大致匹配观察结果。因此我们估计银河系中有数百个 RLO XRB，其中大部分是低质量 XRB。如果 BH 以非常高的速度吸积，RLO 系统可能会成为超亮 X 射线源 (ULX)，我们预计在银河系 $-$ 类星系中可能存在大约十几个带​​有 BH 吸积器的 ULX。预计风馈 XRB 非常罕见（$ \lesssim 100 $），以至于只检测到了几个这样的系统。已知的 RLO XRB 与各种二元参数的计算分布的比较表明，只有假设 BH 祖细胞质量相对较小的模型才能大致匹配观察结果。因此我们估计银河系中有数百个 RLO XRB，其中大部分是低质量 XRB。如果 BH 以非常高的速度吸积，RLO 系统可能会成为超亮 X 射线源 (ULX)，我们预计在银河系 $-$ 类星系中可能存在大约十几个带​​有 BH 吸积器的 ULX。因此我们估计银河系中有数百个 RLO XRB，其中大部分是低质量 XRB。如果 BH 以非常高的速度吸积，RLO 系统可能会成为超亮 X 射线源 (ULX)，我们预计在银河系 $-$ 类星系中可能存在大约十几个带​​有 BH 吸积器的 ULX。因此，我们估计银河系中有数百个 RLO XRB，其中大部分是低质量 XRB。如果 BH 以非常高的速度吸积，RLO 系统可能会成为超亮 X 射线源 (ULX)，我们预计在银河系 $-$ 类星系中可能存在大约十几个带​​有 BH 吸积器的 ULX。