超大质量恒星坍缩为超大质量黑洞产生的引力波

在轴对称数值相对论模拟中，我们推导了快速自转的超大质量恒星（SMS）核心坍缩直接形成超大质量黑洞（SMBH）种子所产生的引力波形。我们发现，如果坍缩的 SMS 核心处于氢燃烧阶段，对于处于宇宙学红移 $z=3$ 的事件，黑洞形成期间发射的引力波峰值应变振幅在频率 $f \approx 5$\,mHz 处为 $\approx 5 \times 10^{-21}$。如果灵敏度高至 LISA 在 $f=1$--10\,mHz 的水平，此类引力波将被 eLISA 等空间激光干涉探测器以 $\approx 10$ 的信噪比探测到。引力波信号的探测将为检验 SMBH 种子形成的直接坍缩场景提供潜在机遇。