来自偏心超大质量黑洞双星的超低频引力波限制
高能天体物理现象
2021-12-22 v2
摘要
具有高度稳定周期毫秒脉冲星可被视为非常精确的时钟，并可用于脉冲星计时阵列（PTA），其试图直接探测纳赫兹引力波（GWs）。纳赫兹引力波的主要源是具有亚秒差距尺度轨道的超大质量黑洞（SMBH）双星。另一方面，处于更早阶段且具有秒差距尺度轨道的 SMBH 双星会发射超低频（≲10⁻⁹ Hz）引力波，无法用 PTA 的常规方法探测。此类双星往往获得高偏心率，可能达 ∼0.9。本文中，我们考虑偏心 SMBH 双星预期的波形，发展了一种将 PTA 获得的单源引力波振幅限制扩展到超低频的形式体系。偏心双星的引力波由高次谐波贡献，因此具有与圆周双星不同的波形。此外，我们利用 NANOGrav 11 年数据集的限制，将我们的形式体系应用于包括 M87 在内的近邻星系中心若干假想 SMBH 双星。对于 M87 中心的假想 SMBH 双星，假设双星相位为近心点，在偏心率 0.9、半长轴 a=1 pc 时，质量比的典型上限为 0.16。
引用
@article{arxiv.2104.03629,
title = {Constraints on ultra-low-frequency gravitational waves from an eccentric supermassive black hole binary},
author = {Tomonosuke Kikunaga and Shinnosuke Hisano and Hiroki Kumamoto and Keitaro Takahashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03629},
year = {2021}
}