引力辐射驱动的超大质量黑洞双星旋近作为周期性变电磁源

星系合并产生的超大质量黑洞双星(SMBHBs)被认为会在其轨道因引力波(GWs)发射而衰减时，在间距低于$r_{\rm GW}=10^{-3} (M_{\rm BH}/10^8 M_\odot)^{3/4}$ pc处完成并合。在变源电磁(EM)巡天中，统计上可能识别出这种引力波驱动的旋近。一个引力波驱动的双星在每个轨道间距$r_{\rm orb} < r_{\rm GW}$处停留的特征时间$T_{\rm GW}$与相应的轨道时间$t_{\rm orb}$满足$T_{\rm GW} = (\text{const}) t_{\rm orb}^{8/3}$。如果并合双星在此时间尺度上引起电磁辐射的变化，那么它可被识别为一个具有特征周期$t_{\rm var} = t_{\rm orb}$的变源。具有相似推断黑洞质量、在时间尺度$t_{\rm var}$上表现出近周期性变化的源的出现率，将正比于$t_{\rm var}^{8/3}$。对应于爱丁顿光度比例$f_{\rm Edd}<0.01$的光度变化在当前巡天中可能被遗漏。然而，如果双星旋近与类星体相关，我们表明一项专门的巡天可以探测到周期在数十周范围内的SMBHB群体。发现一个丰度满足$N_{\rm var} = (\text{const}) t_{\rm var}^{8/3}$的周期性源群体，将证实(i)轨道衰减确实由引力波驱动，以及(ii)在小的轨道半径处存在环绕双星的气体，并受到黑洞的扰动。偏离$t_{\rm var}^{8/3}$幂律的行为可以约束环绕双星气体盘的结构和黏性驱动的轨道衰减。我们讨论了来自现有数据的约束，并量化了未来巡天中可能实现探测的灵敏度和天区覆盖。