大质量黑洞双星系统与 NANOGrav 12.5 年结果

北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）最近报告了其脉冲星阵列中存在公共随机信号的证据。该信号的起源仍不清楚。其中一种可能性是它源于 $\sim 1-10\,{\rm nHz}$ 频率区域的随机引力波背景（SGWB）。表面接受 NANOGrav 观测结果，我们表明该信号与当前理论模型预测的无解析大质量黑洞双星（MBHBs）群体产生的 SGWB 完全一致的。考虑一个天体物理不可知模型，我们发现 MBHB 并合率宽松地约束在 $10^{-11} - 2$ $\mathrm{Mpc}^{-3}\,\mathrm{Gyr}^{-1}$ 范围。加入来自星系配对分数和 MBH-核球标度关系的额外约束，我们发现 MBHB 并合率为 $10^{-5} - 5\times10^{-4}$ $\mathrm{Mpc}^{-3}\,\mathrm{Gyr}^{-1}$，MBHB 并合时标 $\le 3\,\mathrm{Gyr}$，且 $M_\mathrm{BH}-M_\mathrm{bulge}$ 关系的范数 $\ge 1.2\times 10^{8}\,M_\odot$（所有区间均为 90% 置信度）。无论 MBHB 吸积的天体物理细节如何，该结果意味着足够大的大质量黑洞群体在哈勃时间内配对、形成双星并并合。