十赫兹引力波天文学中对 Ia 型超新星前身星的探测

人们普遍相信 Ia 型超新星是碳氧白矮星（WDs）的热核爆炸。然而，关于导致爆炸的事件目前尚无共识。双白矮星（WD-WD）并合是 Ia 型超新星的一种可能前身星。具有十赫兹频段可观灵敏度的空间引力波（GW）探测器，如 DECi-hertz Interferometer Gravitational wave Observatory（DECIGO），可直接观测 WD-WD 并合。因此，进入 GW 的十赫兹波段将实现对 Ia 型超新星的多信使观测，以确定其前身星与爆炸机制。本文中，我们利用邻近星系目录以及 Ia 超新星与宿主星系的关系，考虑了 WD-WD 并合的事件率以及每年观测到一个 WD-WD 并合的最小探测距离。此外，我们计算了 DECIGO 对 WD-WD 并合的定域能力及双体并合质量的确定能力。我们估计十赫兹 GW 观测台可探测 0.01–0.1 Hz 处振幅 $h\sim10^{-20}[\rm Hz^{-1/2}]$ 的 GW，该值比 DECIGO 的探测极限高 1000 倍。假设 Ia 超新星的前身星为并合 WD-WD（$1M_{\odot}-0.8M_{\odot}$），预期 DECIGO 将在 $z=0.08$ 内探测到 6600 个 WD-WD 并合，并仅通过 GW 探测在 $z\sim0.065$ 内识别此类 WD-WD 并合的宿主星系。