在LSST存档数据中识别LISA大质量黑洞双星的电磁对应体

Vera C. Rubin 天文台的时空遗产巡天（LSST）将对多达 1 亿个类星体的光变曲线进行编目。其中可能包含多达约 100 个超致密大质量黑洞（MBH）双星，这些双星在 5-15 年后可被激光干涉空间天线（LISA）以引力波（GWs）形式探测到。本文假设 LISA 已探测到来自某 MBH 双星的 GWs，并评估其电磁（EM）对应体能否在 LSST 存档数据中被唯一识别为周期性类星体。我们利用从 LISA 波形导出的双星属性（如轨道频率的过去演化、总质量、距离和天空定位），预测存档 LSST 数据中预期类星体的红移、星等和历史周期性。随后，我们使用 Monte Carlo 模拟，基于（外推的）类星体光度函数、LSST 的采样间隔以及内禀的“阻尼随机游走（DRW）”类星体光变，计算误报概率，即 LSST 星表中偶然匹配这些属性的类星体数量。我们对四个基准 LISA 双星进行了分析，其总质量和红移分别为 $(M_{\rm bin}/{\rm M_{\odot}},z) = (3\times10^5,0.3)$、$(3\times10^6,0.3)$、$(10^7,0.3)$ 和 $(10^7,1)$。尽管 DRW 噪声和 LSST 采样间隔产生的混叠可能偶然造成虚假周期性，但我们发现 LISA 源在 LSST 观测期间的频率啁啾消除了这些噪声峰，使得真实源在 Lomb-Scargle 周期图中凸显。我们发现，所有四个基准双星在合并前一周或更长时间内被唯一识别的概率极高，误报概率低于 $10^{-5}$。这使得在双星旋近阶段能够对单个 EM 对应体进行深度后随 EM 观测。