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从地面与空间探测中等质量比旋近系统

高能天体物理现象 2018-10-03 v3 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

探测恒星级致密天体被大质量黑洞(MBH)引力俘获的事件,将使我们能够在强场 regime 检验引力。这些源通过两体弛豫、交换能量与角动量而形成,并以缓慢、渐进的方式旋近直至最终并合。在 MBH 质量为 106M\sim 10^6\,M_{\odot}(即空间引力波观测台如 LISA 所对应的频段)的情况下,其频率范围位于毫赫兹波段。在本文中,我表明根据其轨道参数,质量在一百到几千之间的 MBH 的中等质量比(IMRI)系统的频率使得它们可被(i)地面观测台探测,或(ii)被 LISA 与先进 LIGO/Virgo 及第三代如 ET 等地面观测台同时探测。这些双星的信噪比足够大以确保探测。其轨道参数更极端的值对应于仅能被地面探测器探测的系统,并特别进入 LIGO/Virgo 波段,以许多不同谐频出现,质量可达约 2000M2000\,M_{\odot}。我表明环境效应可忽略,因此该源不应有此类复杂性。累积相移可由 LISA 与 ET 测量,某些情况下也可由 LIGO 测量,从而有可能恢复关于偏心率与形成场景的信息。对于总质量 2000M\lessapprox 2000\,M_{\odot}、初始偏心率高达 0.9990.999 的 IMRI,LISA 能够以足够提前量和秒级精度向地面探测器发出预警。从地面单独或与空间观测台联合探测 IMRI 的可能性,为引力波天文学开辟了新机遇。

关键词

引用

@article{arxiv.1807.03824,
  title  = {Detecting Intermediate-Mass Ratio Inspirals From The Ground And Space},
  author = {Pau Amaro-Seoane},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1807.03824},
  year   = {2018}
}

备注

Accepted for publication PRD. Added brief comment about how the joint detection can help to split various degeneracies