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单色与寡色极端质量比旋近

宇宙学与河外天体物理 2024-07-08 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

恒星质量天体被超大质量黑洞引力俘获,代表了对弯曲时空的独特探测。该小天体通常是恒星质量黑洞,在穿过事件视界之前会经历大量循环。由于质量差异,我们将这些俘获称为极端质量比旋近 (EMRIs)。它们在银河系中心的并合事件率可以忽略不计,但在早期旋近阶段花费的时间并非如此。早期 EMRIs (E-EMRIs) 在此阶段于频带内停留数十万年。在极早期阶段,频率的峰值在观测时间内不会改变。在后期阶段,它会略有变化,最终当 EMRI 接近并合时,会探索很宽的频率范围。我们区分了不改变其(峰值)频率的“单色” E-EMRIs、探索短频率范围的寡色 E-EMRIs,以及迄今为止文献中讨论过的多色 EMRIs。我们推导了银河系中心 E-EMRIs 的数量及其信噪比 (SNR),并进行了参数提取研究。我们表明,自旋和质量等参数可以被提取,误差可小至 101110^{-11}105M10^{-5}\,M_{\odot}。在银河系中心,处于单色阶段的 E-EMRIs 有数百到数千个,处于寡色阶段的有数十个。SNR 范围从最小值 1010(较大似然)到最大值 10610^6(较小似然)。此外,我们推导了具有两个代表性质量(10M10\,M_{\odot}40M40\,M_{\odot})的连续引力波非相干叠加所对应的贡献信号,并表明它们的曲线将覆盖 LISA 灵敏度曲线的很大一部分。根据其圆化程度,它们可能作为独立源被探测到,或形成前景群。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.12134,
  title  = {Mono- and oligochromatic extreme-mass ratio inspirals},
  author = {Pau Amaro Seoane and Yiren Lin and Kostas Tzanavaris},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.12134},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted for publication. Visit https://youtu.be/zLJ6i6TR1Nk or https://tinyurl.com/bilibili-E-EMRIs for an illustration