利用 LISA 识别中子星与黑洞的星际双星系统
高能天体物理现象
2025-07-16 v1
摘要
激光干涉空间天文台(LISA)将检测约 100 个由黑洞(BHs)和中子星(NSs)组成的星际双星系统。鉴别这些双星系统构成部的性质为 BHs 或 NSs，并将其区分于约 10^4 个检测到的双白矮星，是具有挑战性的。在缺乏其他信息的情况下，可使用推导出的分量质量值来分类这些对象的性质。然而，距离合聚约 10^7 - 10^3 年的短周期星际双星产生准单色信号，这携带有关其质量信息的信噪比有限。我们生成包含来自星际双星演化通道产生的天体物理上真实人口的、由 LISA 检测的引力波(GWs)数据集，包括星际双星 BHs、binary NSs 和 BHNSs。我们使用端到端的贝叶斯推断管道处理数据，探讨单个分量质量可被测量的准确性。我们发现，对于约 10% - 50% 的检测系统，LISA 将能够通过测量轨道偏心率、近点预cession 频率以及 GW 引起的频率导数来测量单个分量质量。典型的分量误差为约 1% - 100%（取决于具体的源参数），这将在许多情况下使我们能够将对象分类为 BHs 或 NSs。对于这些双星，LISA 还将能够确定它们在银河系中的三维位置。LISA 检测到的此类双星致密天体样本将提供关于银河系 BHs 和 NSs 人口、银河系星形成历史以及导致这些系统形成的天体物理过程的新信息。然而，对于 LISA 检测到的一部分双星，其构成部的性质可能仍不清晰。
引用
@article{arxiv.2507.11442,
title = {Identifying galactic binary systems of neutron stars and black holes with LISA},
author = {Hannah Middleton and Panagiota Kolitsidou and Antoine Klein and Connor Adam and Rowan Chalmers and Alberto Vecchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11442},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 11 figures, 8 tables