恒星级双黑洞在低、中、高频段的多波段引力波观测

地面引力波（GW）天文台发现了一群并合中的恒星级双黑洞（BBH），它们是低、中、高频引力波探测器进行多波段观测的有望目标。本文中，我们研究 BBH 的多波段引力波探测，并展示此类观测在改善源定位与参数估计方面的优势。我们通过考虑不同形成模型以及当前观测（GWTC-3）约束的并合率密度，生成了 BBH 的模拟样本。我们特别考虑了天体动力学中频干涉仪引力波天文台（AMIGO）在中频段，并估计其在 4 年观测期内可能以信噪比 $\varrho\geq8$ 探测到 $21$-$91$ 个 BBH。低频探测器 [激光干涉空间天线（LISA）和太极] 与 AMIGO 的多波段观测可能探测到 $5$-$33$ 个信噪比 $\varrho_{\rm LT}\geq5$ 且 $\varrho_{\rm AMI}\geq5$ 的 BBH，它们可在 $4$ 年内演化至高频段，并被宇宙探险者（CE）与爱因斯坦望远镜（ET）探测到。LISA-太极-AMIGO-ET-CE 的联合观测可将大多数可探测 BBH 定位在 $7\times10^{-7}$ 至 $2\times10^{-3}$ deg$^2$ 的天区中，相较于仅采用 CE-ET、AMIGO、LISA-太极或 LISA-太极-AMIGO，分别改善了约 $120$、约 $2.4\times10^{5}$、约 $1.8\times10^{4}$ 或约 $1.2\times10^{4}$ 倍。这些联合观测还可将啁啾质量（对称质量比）测量精度相较于 CE-ET、AMIGO、LISA-太极或 LISA-太极-AMIGO 分别提高约 $5.5\times10^{4}$（$33$）、约 $16$（$8$）、约 $120$（$90$）或约 $5$（$5$）倍。