Lomb-Scargle周期图难以探测类星体光变曲线中非正弦的超大质量黑洞双星信号
高能天体物理现象
2026-01-15 v2 星系天体物理
摘要
超大质量黑洞双星（SMBHB）系统预计形成于星系并合。在亚秒差距分离处，SMBHBs可被识别为具有周期性光变曲线的类星体，此前的周期性搜索已发现显著候选体。然而，这些搜索主要聚焦于正弦信号，而理论模型和流体动力学模拟预测双星会产生更复杂的非正弦脉冲形状。本文考察了Lomb-Scargle周期图（LSP；非均匀采样光变曲线中周期性搜索最流行的工具之一）探测锯齿形周期性的效能，锯齿形周期模拟了流体动力学模拟的结果。我们模拟了理想的高采样光变曲线、类似Charisi等人2016年分析的Palomar瞬变工厂（PTF）数据的光变曲线，以及类似Rubin天文台即将到来的空间与时间遗产巡天（LSST）单波段数据预期的光变曲线。我们用阻尼随机游走（DRW）模型近似类星体光变，注入正弦和锯齿形脉冲形状并评估其统计显著性。我们发现，在红噪声存在的情况下，LSP检测到的正弦信号比例相对较低（PTF类约45%、理想类约24%、LSST类约23%）。锯齿形周期性的恢复率显著降低（PTF类仅约9%、理想类和LSST类仅约1%）。这些低恢复率意味着此前的搜索遗漏了大多数双星。它们还对即将到来的LSST中SMBHB的探测产生重大影响，需要开发超越简单LSP的先进工具。
引用
@article{arxiv.2505.14778,
title = {Lomb-Scargle periodograms struggle with non-sinusoidal supermassive BH binary signatures in quasar lightcurves},
author = {Allison Lin and Maria Charisi and Zoltan Haiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.14778},
year = {2026}
}
备注
Accepted in ApJ