高阶谐波可提升 LISA 对超大质量黑洞的质量探测范围

当前关于激光干涉仪空间天线（LISA）可观测的超大质量黑洞的信噪比和质量的预期，是基于在匹配滤波中仅使用旋近波形中两倍轨道频率的主谐波。其他谐波会影响目前认为 LISA 可观测系统的信噪比。更重要的是，在我们的匹配滤波器中纳入其他谐波将意味着，以前被认为在 LISA 中{\it 不可见}的更大质量系统，应该能够以合理的信噪比被探测到。我们的估算表明，我们应能显著提升 LISA 的质量探测范围，并观测到更常见的、质量约为 $\sim 10^8M_\odot$ 的超大质量黑洞。更具体地说，纳入所有已知谐波后，对于 $10^{-4}{\rm Hz}$ $(10^{-5}{\rm Hz})$ 的低频截止，LISA 将能够观测到总质量高达 $\sim 10^8 M_\odot (10^9M_\odot)$（且质量比为 0.1）的超大质量黑洞并合，在 3 Gpc 距离处信噪比可达 $\sim 60$ $(\sim 30)$。这从天体物理学的角度来看非常重要，因为支持该质量范围内黑洞存在的观测证据相当有力，而如果仅使用主谐波作为探测模板，包含此类超大质量黑洞的双星系统将是 LISA 无法触及的。