天体物理引力波背景的能量上限

每个天体物理随机引力波背景（GWB）都受限于可转化为引力辐射的静止质量总量。在此，我们推导出一种与种群无关的标度律，在整个 GW 频谱（从纳赫兹到千赫兹）范围内为随机背景设定了绝对的能量上限。我们应用该框架来限定以下来源的背景：超大质量黑洞双星、AGN 盘中超大质量黑洞对中等质量黑洞的俘获、极端质量比旋近、双中子星、Population III 残骸以及恒星级双黑洞。我们发现，在 $1\,{\rm yr}^{-1}$ 的参考频率下，超大质量黑洞双星的能量上限为 $A \leq 1.6^{+0.3}_{-0.3} \times 10^{-15}$。这一天体物理 GWB 上限与 NANOGrav、EPTA 和 PPTA 报告的 GWB 振幅在 $1\sigma$ 范围内一致，这表明当前观测到的信号与由超大质量黑洞（$M_\bullet \gtrsim 10^{10}\,M_\odot$）群体驱动的假设相符。最后，我们证明所有通道合并的总天体物理背景不能超过 $\Omega_{\rm gw} \sim 10^{-7}$。