通过偏心轨道恒星级黑洞双星引力辐射测量超大质量黑洞性质
广义相对论与量子宇宙学
2023-10-26 v1 高能天体物理现象
摘要
可能存在恒星级双黑洞 (BBH) 在邻近超大质量黑洞 (SMBH) 的轨道上并合。在此类三重系统中，SMBH 将通过轨道多普勒频移和角动量的 de Sitter 进动调制 BBH 的引力波波形。专注于毫赫兹和分赫兹频段的未来天基 GW 观测站将独特地适于观测这些波形调制，因为恒星级 BBH 的 GW 频率在该频段内变化缓慢而调制效应不断累积。在这项工作中，我们应用 Fisher 信息矩阵形式体系来估计星载 GW 探测器利用轨道 BBH 的 GW 测量 BBH+SMBH 层级三重系统性质的能力。我们通过考虑绕 SMBH 的更现实的偏心轨道情形扩展了先前工作，并显著包含了轨道近心点进动的影响。我们发现，对于 LISA、B-DECIGO 和 TianGO 等探测器概念，我们可以在广泛的三重系统参数范围内以低于 0.1% 的分数不确定度提取 SMBH 质量和轨道半长轴。此外，我们发现近心点进动和轨道偏心的影响显著提升了我们测量该系统的能力。我们还发现，虽然 LISA 可以测量这些系统，但分赫兹探测器概念 B-DECIGO 和 TianGO 将实现对三重系统参数更好的灵敏度。
引用
@article{arxiv.2310.16799,
title = {Measuring Supermassive Black Hole Properties via Gravitational Radiation from Eccentrically Orbiting Stellar Mass Black Hole Binaries},
author = {Andrew Laeuger and Brian Seymour and Yanbei Chen and Hang Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16799},
year = {2023}
}
备注
12 pages (main text excluding references and appendices), 11 figures, submitted to PRD