黑洞超致密 X 射线双星作为银河系低频引力波源：氦星通道

黑洞(BH)超致密 X 射线双星(UCXBs)是潜在的银河系低频引力波(GW)源。作为另一通道，BH UCXBs 可由 BH+He 星双星演化而来。本工作中，我们对源自氦星通道的 BH UCXBs 的形成与演化进行了详细的恒星演化建模，以诊断其作为低频 GW 源的可探测性。我们的计算发现，公共包层(CE)阶段后的一些新生 BH+He 星双星可演化为 UCXB-LISA 源，其最大 GW 频率为 $\sim5~\rm mHz$，可在 10 kpc（或 100 kpc）距离内被探测到。一旦 BH+He 星系统通过质量转移成为 UCXBs，它们将发出 $\sim10^{38}~\rm erg\, s^{-1}$ 的 X 射线光度，使其成为理想的多信使天体。若初始 He 星质量 $\geq 0.7 M_{\odot}$，这些系统很可能经历两次洛希瓣溢出，且在第二次质量转移阶段 X 射线光度可达最大值 $3.5\times 10^{39}~\rm erg\, s^{-1}$。银河系 BH UCXB-LISA 源前身星的初始 He 星质量和初始轨道周期分别位于 0.32–2.9 $M_{\odot}$ 和 0.02–0.19 天范围内。上述参数空间内几乎所有 BH+He 星双星都能演化为啁啾质量可被精确测量的 GW 源。通过种群合成模拟，我们预测在乐观 CE 参数下，源自氦星通道的银河系 BH UCXB-LISA 源的诞生率和探测数分别为 $R=2.2\times10^{-6}~\rm yr^{-1}$ 和 33。