利用 LISA 约束近极端黑洞的自旋参数

我们描述了一个生成紧凑天体准圆赤道 inspiral 进入快速自转（近极端）黑洞的一阶绝热 EMRI 波形的模型。利用我们的模型，我们表明 LISA 能够以极高精度测量近极端黑洞（对于 $a \gtrsim 0.9999$）的自旋参数，比中等自旋 $a \sim 0.9$ 的情况好约 3-4 个数量级。此类自旋测量将是引力波背景下天体物理参数最严格的测量之一。我们的结果主要基于 Fisher 矩阵分析，但已通过 frequentest 与贝叶斯技术验证。我们给出了解释这些高自旋精度测量的解析论证。高精度源于径向 inspiral 演化的自旋依赖性，其由次级轨道的测地线性质主导，而非辐射反作用。仅当我们观测到近极端 inspiral 近视界区特征性的信号指数阻尼时，高精度测量才可行。我们的结果表明，若此类黑洞存在，LISA 将能成功识别自转快至 $a = 1-10^{-9}$ 的黑洞，远超过 Thorne 极限 $a = 0.998$。