由动力学俘获形成的第三星族双黑洞所产生的引力波
宇宙学与河外天体物理
2020-05-27 v2
摘要
我们利用宇宙学流体动力学模拟研究由动力学俘获（原位外形成通道）形成的高红移双黑洞（BBHs）的引力波（GW）信号。我们特别关注源自第一代大质量、贫金属、所谓第三星族（Pop~III）恒星的黑洞。另一种（原位）形成途径出现在 Pop~III 双星中，其 GW 特征已被深入研究。在我们的乐观模型中，我们预测原位外 BBHs（形成于 z>4）的本地 GW 事件率密度为 ~0.04 /(yr Gpc^3)。这与原位 BBHs 率密度的保守预测 ~0.01-0.1 /(yr Gpc^3) 相当甚至更高，表明原位外形成通道对于产生 GW 事件可能与原位通道同样重要。我们还评估了所选计划中的 GW 探测器（如爱因斯坦望远镜（ET））对我们模拟 GW 事件的可探测性。例如，我们发现 ET 的 xylophone 构型中信噪比高于 10 的全天探测率小于每年 100 次。然而，我们的结果对 BBH 识别与演化的子网格模型高度敏感，在悲观情形下 GW 事件效率（率）降低了 4（20）倍。Pop III BBHs 的原位外通道值得通过更好地模拟 Pop III 种子黑洞周围环境来进一步研究。
引用
@article{arxiv.2003.00065,
title = {Gravitational waves from Population III binary black holes formed by dynamical capture},
author = {Boyuan Liu and Volker Bromm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.00065},
year = {2020}
}
备注
19+4 pages, 15+6 figures, accepted for publication in MNRAS, more discussions added on hard binary identification, results updated after fixing a bug in BH seeding