ASTRID 中大质量黑洞并合产生的引力波：对 LISA 的预测

我们使用 ASTRID 宇宙学模拟来预测激光干涉空间天线（LISA）可探测的低至 $z=0$ 的大质量黑洞（MBH）并合。ASTRID 直接对 MBH 的动力学摩擦进行建模，从而能够真实地追踪其轨迹。它还纳入了质量低至 $5\times10^{4} M_{\odot}$ 的相对低质量 MBH 种子，为 LISA MBH 并合提供了更完整的图景。我们发现 LISA MBH 并合最初具有高偏心率，在所有红移处峰值约为 $e_0 = 0.8$。考虑这一点后，事件率从 5.6 yr$^{-1}$（假设为圆轨道）提升至 10.5 yr$^{-1}$。这一提升很大程度上归因于额外的旋近源，它们将在 LISA 观测后并合，占探测到事件的 $46\%$。这凸显了 LISA 对早期旋近阶段敏感度的重要性，特别是对于在更宽频带内发射引力波的偏心双星。ASTRID 中的大多数 LISA 事件源于 $M_{\mathrm{BH}}\sim10^{5-6}\ M_\odot$、低红移（$z<2$）和低质量比（$q\sim0.01$-$0.1$）的并合。考虑偏心率将可探测的 MBH 质量范围扩大至 $10^{9} M_\odot$，并将可探测并合的峰值移至更低红移 $z_{\rm peak}=0.8$。这意味着质量最大的 LISA 事件也可能成为 PTA 源。我们预测 LISA 事件处于各种星系环境中，包括许多低质量卫星星系。大多数 LISA 源的电磁（EM）对应体具有活动星系核（AGN）光度 $L_{\rm bol}>10^{42}$ erg s$^{-1}$，尽管只有 $1\%$ 具有大于 $10^{44}$ erg s$^{-1}$ 的光度。最亮的 AGN 是那些与罕见的 $M_{\rm BH}>10^{8} M_\odot$ 的 LISA/PTA 事件相关联的 AGN。