细分纳米Hz引力波天空：离心性超大质量黑洞二体系引起的频率相关异向性
星系天体物理
2025-06-19 v1 高能天体物理现象
摘要
近期脉冲计数组合（PTAs）报告的纳米Hz引力波（GW）信号的本质是低频率GW天文学的下一目标。这一信号可能来自于宇宙尺度上超大质量黑洞二体系（SMBHBs）发射的GW的无章节叠加。这些二体系可能高度离心或强烈耦合于其核环境，导致在低频率下整体GW信号的衰减。本文提出利用引力波功率在天空中跨越频率谱的相关性特性作为离心性SMBHBs的烟雾弹，从而打破离心率与环境效应之间的谱 degeneracy。简单而通用的思想是：与圆形二体系不同，离心性二体系发射宽带谱，从而在不同频率下产生相似的天空图。我们首先在直接从理论上构建的SMBHB引起的GW GWB功率分布天空图中展示了这一简单概念的适用性。随后我们在模拟的类SKA PTA数据上展示了该分析的可行性。通过统计比较来自数百个注入的圆形和高度离心SMBHB population 的重建天空图，我们发现在超过50%的情况下可以以3σ水平检测到离心率。
引用
@article{arxiv.2506.14882,
title = {Dissecting the nanoHz gravitational wave sky: frequency-correlated anisotropy induced by eccentric supermassive black hole binaries},
author = {Beatrice Eleonora Moreschi and Serena Valtolina and Alberto Sesana and Golam Shaifullah and Mikel Falxa and Lorenzo Speri and David Izquierdo-Villalba and Aurelien Chalumeau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.14882},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 8 figures, submitted to A&A