利用脉冲星计时阵列对黑洞/宿主星系共同演化及双星停滞的约束

脉冲星计时阵列（PTA）目前对来自超大质量双黑洞的引力波背景设定了日益严格的限制。但随着上限愈发具有约束性，这能暗示星系演化的何种信息？我们研究了哪些天体物理参数对应变谱预测影响最大，并提供了一个简单框架，以在星系演化参数的测量值与PTA对超大质量双黑洞引力波背景的限制之间直接转换。我们发现最具影响力的可观测量是宿主星系中心核球与其中心黑洞之间的关系\mbox{M_{\bullet}$-$M_{\rm bulge}}，其对特征应变振幅的平均值影响最大。然而，各预测的方差主要由星系恒星质量函数的不确定性主导。利用该框架与已发表的最佳PTA限制，我们可对该\mbox{M_{\bullet}$-$M_{\rm bulge}}关系的形状与弥散设定限制。我们发现所得限制与该关系两次主导测量的应变预测存在矛盾。我们探究了这一分歧的几种可能原因。若我们在引力波背景的简单幂律模型内假定\mbox{M_{\bullet}$-$M_{\rm bulge}}关系正确，则通过允许在星系并合与超大质量双黑洞演化至亚秒差距尺度之间存在一个额外的“停滞”时间，可调和该不一致性，此时标下限约为$1-2$ Gyr。