来自 TNG50-3 模拟的大质量黑洞双星：I. 并合与 LISA 探测率
星系天体物理
2022-07-20 v3
摘要
我们评估了引力波观测站激光干涉空间天线（LISA）所瞄准的大质量黑洞（MBH）双星的宇宙学并合率与探测率。我们的计算始于从 TNG50-3 宇宙学模拟中抽取的一群引力未束缚的 MBH 对，并使用我们前期工作开发的半解析模型追踪它们从 kpc 尺度到并合的轨道演化。我们发现，对于多数在哈勃时间内并合的 MBH 对，动力学摩擦是决定其并合率的最重要机制。我们的模型预测 MBH 并合率 < 0.45/年，LISA 探测率 < 0.34/年。多数 LISA 探测应源自红移 1.6 < z < 2.4 内气体富星系中 太阳质量的 MBH，且具有特征性信噪比 SNR ~ 100。然而我们发现，若考虑吸积 MBH 的辐射反馈效应，并合率、探测率及平均 SNR 均急剧下降。此时 MBH 并合率降低 78%（至 < 0.1/年），LISA 探测率降低 94%（至 0.02/年），而平均 SNR 约 10。我们强调，我们的模型给出了 LISA 探测率的下限，与文献中其他从宇宙学模拟抽取 MBH 对的工作一致。
引用
@article{arxiv.2201.11088,
title = {Massive Black Hole Binaries from the TNG50-3 Simulation: I. Coalescence and LISA Detection Rates},
author = {Kunyang Li and Tamara Bogdanović and David R. Ballantyne and Matteo Bonetti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.11088},
year = {2022}
}
备注
Accepted to ApJ, 20 pages, 10 figures