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大质量黑洞并合率:千秒差距尺度分离游荡与超新星反馈的影响

星系天体物理 2020-12-15 v2 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们重新审视了激光干涉空间天线(LISA)可探测的大质量黑洞双星并合率及其对脉冲星计时阵列背景信号的预测。我们聚焦于星系并合与黑洞双星最终并合之间延迟的影响,以及超新星反馈对黑洞增长的影响。通过利用半解析星系形成模型,我们不仅考虑了分离 1\lesssim 1 pc 的双星演化驱动机制(气体驱动迁移、恒星硬ening 与三重/四重的大质量黑洞系统),还通过在先前研究基础上计入黑洞对从 kpc 到 pc 分离所花费的时间而加以改进。我们还包括了超新星反馈的影响,其可能从低质量星系的核区喷出气体,从而阻碍通过吸积实现的黑洞增长并抑制其在环双星盘中的轨道迁移。尽管包含了这些新物理效应,我们预测 LISA 探测率仍应为 2\mboxyr1\gtrsim 2 \mbox{yr}^{-1},且与高红移黑洞种子模型无关。黑洞由 100M\sim100 M_\odot 种子形成的情形受超新星反馈影响更为显著。我们还发现,对于可探测事件,并合黑洞的质量比通常在 0.1\sim 0.111 之间。对脉冲星计时阵列实验波段随机背景的预测则相当稳健,且仅表现出对模型的轻微依赖。

关键词

引用

@article{arxiv.2006.03065,
  title  = {Massive black hole merger rates: the effect of kpc separation wandering and supernova feedback},
  author = {Enrico Barausse and Irina Dvorkin and Michael Tremmel and Marta Volonteri and Matteo Bonetti},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.03065},
  year   = {2020}
}

备注

17 pages, 10 figures and 2 tables. Matches version published in ApJ