与纳赫兹随机引力波背景振幅对峙的大质量黑洞演化模型

我们估算了由未分辨的旋进大质量黑洞双星（MBHB）群体产生的纳赫兹随机引力波背景（GWB）的振幅。为此，我们使用了应用于千禧年并合树之上的L-Galaxies半解析模型。MBHB的动力学演化包括动力学摩擦、恒星与气体双星硬化以及引力波反馈。在脉冲星计时阵列实验所探测的频率上，我们的模型预测在约$3\,{\times}\,10^{-8}\, \rm Hz$处的振幅为${\sim}1.2\,{\times}\,10^{-15}$，与当前估算一致。背景的主要贡献来自啁啾质量大于$\rm 10^{8}\, M_{\odot}$的等质量双星。随后，我们考虑了近期在NANOGrav、PPTA和EPTA数据中探测到的共模红噪声，并在假设其确实为来自MBHB的随机GWB的前提下展开研究。通过增强经由气体吸积的大质量黑洞增长，我们证明我们的模型可以产生振幅为$A\approx 2-3 {\times}\,10^{-15}$的信号。然而，在不与类星体热光度函数或本地黑洞质量函数等关键观测约束失配的情况下，预测这一背景水平存在困难。这凸显了当前和未来的引力波观测如何能够首次对星系和黑洞演化模型进行检验。