质量之外:用偏心率搜寻黑洞族群

观测到形成机制未知的恒星级双黑洞,这促使人们发展新的方法来区分不同的黑洞族群。本工作探讨了恒星级双黑洞的轨道偏心率如何成为实现这种区分的有效途径。我们在由 mHz(LISA)、dHz(DECIGO)与 Hz(LIGO)波段引力波探测器构成的实验图景下,研究了四种不同的产生机制及其相应的偏心率分布。我们拓展了先前在固定族群偏心率条件下考虑这些效应的研究。我们表明,如果不引入高偏心率波形模板,与偏心族群子集相对应的强信号实际上会被 mHz 与 dHz 波段引力波探测器有效隐藏。即便具备足够大的偏心率模板,我们发现具有 LISA 量级灵敏度的 dHz 波段实验不太可能有助于区分不同族群。我们考察了像 LISA 这样的 mHz 波段探测器在独立地以及与 10 年内并合双星的后随并合探测联合使用时,能在多大程度上区分黑洞族群。我们发现,仅具有 $e<0.01$(近圆)灵敏度的 mHz 波段探测器能够成功识别偏心子族群,除非试图区分极低偏心率的分布。在这些 $e<0.01$ 灵敏度不足的情形下,我们发现由 $e<0.1$ 灵敏度带来的事件数增加,为识别甚至这些低偏心率子族群提供了统计显著的信号。虽然 $e<0.1$ 灵敏度所带来的改进通常可以通过 $e<0.4$ 灵敏度以 $\mathcal{O}(1)$ 的因子进一步提升,但在偏心率灵敏度上超过此范围所带来的增益则微乎其微。