利用爱因斯坦望远镜探索中等质量与超大质量黑洞双星

我们讨论了第三代地面探测器（如爱因斯坦望远镜，ET）通过探测包含中等质量和超大质量黑洞的双星系统所发射的引力波来增强我们天体物理学知识的能力。此类仪器的设计目标要求提高低频段的灵敏度，特别是在约1-10 Hz范围内。这将允许探测由包含中等质量黑洞（约100-1000太阳质量）的双星系统产生的引力波。我们主要讨论两种不同的源类型——质量相当的两个中等质量黑洞（IMBH）的并合，以及较小致密天体（质量约1-10太阳质量）向IMBH旋进的中等质量比旋近（IMRI）。IMBH可能通过两种渠道形成：(i) 在高红移暗物质晕中通过直接坍缩或非常巨大的贫金属族III恒星的坍缩形成，或(ii) 在球状星团中通过失控的恒星碰撞形成。在本文中，我们将讨论这两种形成渠道，以及每种情况下的两类并合。我们回顾了文献中已有的速率估计，并为类似爱因斯坦望远镜的探测器将观测到的事件近似数量提供了一些新的计算。这些结果表明，ET每年可能观测到几个到几千个质量相当的IMBH并合事件，以及多达数百个IMRI事件。这些观测将显著增进我们对星系黑洞增长、IMBH的存在与性质以及球状星团天体物理学的理解。我们以讨论ET的一些更具推测性的引力波源作为综述的结尾，包括超大质量白矮星和偏心恒星质量致密天体双星。