层级宇宙学中大质量黑洞并合双星产生的低频引力辐射
天体物理学
2009-11-10 v2
摘要
我们计算了在层级结构形成场景中，星系中心并合的大质量黑洞(MBH)双星系统预期产生的引力波信号。在该场景中，中等质量的种子黑洞在暗晕并合树的高红移处形成。我们追踪了ΛCDM宇宙学中从z=20至今的暗物质晕和MBH的并合历史。MBH通过晕并合进入越来越大的结构中，由于对暗物质背景的动力学摩擦而沉向中心，在并合遗迹中吸积冷物质，并形成MBH双星系统。恒星动力学相互作用导致双星在大间距处硬化，而引力波发射在小半径处占主导，并导致双星最终并合。旋近MBH双星的积分发射产生了一个引力波背景(GWB)。其特征应变谱仅在1E-9<f<1E-6 Hz范围内具有标准的h_c(f)∝f^{-2/3}行为。在更低频率下，MBH双星的轨道衰减由背景恒星的抛射驱动，h_c(f) ∝ f。在更高频率(f>1E-6 Hz)下，应变振幅由最后稳定圆轨道发射的卷积塑造。我们讨论了计划中的LISA对旋近MBH双星的可观测性。在3年的观测期内，LISA应将此GWB分解为分立源，在信噪比S/N=5(S/N=1)置信水平上探测到约60(约250)个独立事件。(摘要删节)
引用
@article{arxiv.astro-ph/0401543,
title = {Low-frequency gravitational radiation from coalescing massive black hole binaries in hierarchical cosmologies},
author = {Alberto Sesana and Francesco Haardt and Piero Madau and Marta Volonteri},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0401543},
year = {2009}
}
备注
11 pages, 8 figues. Revised version accepted to be published in ApJ Discussion on number counts corrected and expanded