LISA 中的大质量黑洞双星：多信使前景与电磁对应体

在下个十年，激光干涉空间天线 (LISA) 将探测 $[10^4, 10^8] \, \rm M_{\odot}$ 质量范围内、红移可达 $z\sim10$ 的大质量黑洞双星 (MBHBs) 的并合。它们的引力波 (GW) 信号预计伴随有电磁对应体 (EMcp)，由吸积到双星或遗迹黑洞上的气体产生。在这项工作中，我们给出了 LISA 与一些代表性电磁望远镜可联合探测到的 EMcp 的数量与特征（如红移与质量分布、视星等或流量）。我们结合最先进的星系形成与演化的天体物理模型来构建 MBHBs 星表，并利用贝叶斯工具从 GW 信号估计双星天区位置不确定性。利用天体物理模型的额外信息（如吸积气体量与黑洞自旋），我们评估了软 X 射线、光学与射电波段的预期电磁辐射。总体而言，根据天体物理模型的不同，我们预言 LISA 与所考虑电磁设备 4 年联合观测中将有 7 到 21 个 EMcp。我们还探讨了氢与尘埃对光学和 X 射线辐射的遮挡，以及射电辐射的准直影响：这些效应将 EMcp 数量减少到 2 或 3 个（同样取决于天体物理模型，且仍为 4 年观测）。大多数 EMcp 的特征为微弱的电磁辐射，对未来望远镜的观测能力构成挑战。最后，我们还发现具有多峰天区位置后验分布的系统仅占少数情况，且不会显著影响 EMcp 的数量。