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LISA大质量黑洞二进制天体系的层次贝叶斯推断

宇宙学与河外天体物理 2025-05-28 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

大质量黑洞二进制(MBHB)合并将通过LISA空间天线望远镜(LISA)被检测到大量数据,从而提供关于它们如何通过重复暗物质(DM)卫星和星系合并形成的新见解。本文提出了一个简单的解析模型,用于基于连接到DM卫星合并的理论方案生成MBHB合并的天体系。我们方法的高度灵活性使我们能够探索MBH种子和生长机制的广泛且不确定的范围,以及MBH与星系天体学之间不同相互作用的影响。这种灵活性对于成功实施和优化应用于LISA的层次贝叶斯参数估计方法至关重要,本文首次将其应用于LISA的MBHB天体系。我们选择的推断的天体系超参数用作MBH-DM卫星质量比例关系、MBH在DM卫星中的占有率以及卫星与MBHB合并之间延迟的代理参数。我们发现LISA将在MBH-卫星比例关系的下限提供紧密约束,良好地补充了偏向大质量的电磁观测结果。此外,我们的结果表明LISA将约束一些MBH占有率在高红移处的特征,以及约为数十亿年的合并时间延迟,为约束动力学演化时间尺度(如动力学摩擦)开辟了可能性。本文所述的分析构成了首次尝试开发LISA MBHB天体系的层次贝叶斯推断方法,为进一步的改进和调查开辟了道路。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.06527,
  title  = {Hierarchical Bayesian inference on an analytical model of the LISA massive black hole binary population},
  author = {Vivienne Langen and Nicola Tamanini and Sylvain Marsat and Elisa Bortolas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.06527},
  year   = {2025}
}

备注

19 pages, 11 figures