论 LISA 对大质量黑洞并合事件的探测能力

以空间为基础引力波（GW）探测器（如激光干涉空间天线；LISA）的发射，以及当前与即将到来的脉冲星计时阵列（PTA），将把引力波窗口拓展至低频，开启对涉及大质量黑洞双星（MBHB）及其跨宇宙时并合的动力学的全新研究。MBHB 预期是 LISA 所探测的即将到来低频（$10^{-4}-10^{-1}$ Hz）窗口的主要源之一。研究预期的 MBH 并合率与相关信号十分重要，以判定潜在 LISA 事件如何受当前模型所含物理影响。为此，我们对 Illustris 模拟中大量 MBHB 群体进行后处理，以计入与 BH 下落/旋进相关的动力学摩擦时间延迟。我们显示与双星演化相关的并合延迟可能降低预期并合率，其中 $M_{\rm{BH}} > 10^6 M_\odot$ MBHB（Illustris 中最低质量）从 $\sim 3$ yr$^{-1}$ 降至 $\sim 0.1$yr$^{-1}$，并将并合峰值从 z $\sim 2$ 移至 $\sim 1.25$。在此期间，我们估计吸积使总并合质量较原质量增长多达 7 倍。然而重要的是，与动力学摩擦相关的延迟（将并合推向更低红移与更高质量）导致 LISA 波段 emitted GWs 的信号/应变更强，平均频率从 $10^{-3.1}$ 增至 $10^{-3.4}-10^{-4.0}$ Hz，平均应变从 $10^{-17.2}$ 增至 $10^{-16.3}-10^{-15.3}$。最后，我们显示计入并合延迟及相关 $M_{\rm{BH}}$ 增长后，并合体仍倾向于位于典型 $M_{\rm{BH}}-M_*$ 关系上，但低质量黑洞的可能性增加。