年轻星团中中等质量黑洞产生的引力波
宇宙学与河外天体物理
2014-11-21 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
大质量年轻星团（YCs）预计通过失控坍缩孕育中等质量黑洞（IMBHs）。这些IMBHs很可能处于双星系统中，并可能与其他致密天体（如恒星级黑洞（BHs）和中子星（NSs））发生并合。我们从本地宇宙的已知信息出发，推导了此类并合的频率。IMBH-NS和IMBH-BH双星的并合是引力波（GWs）源，这可能使我们能够揭示IMBHs的存在。因此，我们研究了当前和未来的地基及天基引力波观测站对其的可探测性。特别地，作为不同类别仪器的代表，我们考虑了初始和先进LIGO、爱因斯坦引力波望远镜（ET）以及激光干涉空间天线（LISA）。我们发现，在当前灵敏度（初始LIGO）下运行的仪器不太可能探测到IMBH并合。LISA的探测因IMBH-NS和IMBH-BH双星的质量范围而不利：预计该仪器每年观测到的事件少于一个。先进LIGO预计在为期一年的观测中能观测到少数涉及IMBH双星的并合事件。先进LIGO特别适用于相对较轻的IMBHs（约100 Msun）与恒星级BHs的并合。ET可探测到的并合数量要大得多：根据IMBHs形成的失控坍缩模型，每年可能观测到数十（数百）次IMBH-NS（IMBH-BH）并合。我们注意到，我们的结果受到很大不确定性的影响，这些不确定性源于对这项研究所涉及的许多物理过程（例如年轻星团密度随红移的演化）的观测约束不足。[内容删减]
引用
@article{arxiv.1006.1664,
title = {Gravitational waves from intermediate-mass black holes in young clusters},
author = {M. Mapelli and C. Huwyler and L. Mayer and Ph. Jetzer and A. Vecchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1006.1664},
year = {2014}
}
备注
29 pages, 4 figures, accepted for publication in ApJ