利用月球引力波天线探测中等质量黑洞双星

利用月球上的探测器观测引力波（GWs）的新概念，如月球引力波天线（LGWA），已获得越来越多的关注。通过将月球作为巨型天线，LGWA有望探测到频率范围从1毫赫兹（mHz）到几赫兹的引力波，并在分赫兹频段具有最佳灵敏度。尽管质量范围在$[10^2, 10^5]\ {\rm M_\odot}$的中等质量黑洞（IMBHs）的形成和演化渠道存在争议，但普遍认为包含至少一个IMBH的双星系统会产生从mHz到几Hz的引力波，使其成为LGWA的关键科学目标。我们在这项工作中探讨了LGWA对IMBH双星的探测能力。LGWA对红移$z\lesssim0.5$、主质量$m_1 \in [10^4, 10^5] \ {\rm M_\odot}$的邻近双星更为敏感，而对红移$z \gtrsim 5$、主质量$m_1 \in [10^3, 10^4] \ {\rm M_\odot}$的遥远双星更为敏感。考虑到信噪比阈值为10，我们的结果表明，LGWA可以探测到红移高达$z \sim \mathcal{O}(10)$的IMBH双星。我们进一步表明，对于$z \lesssim 0.5$的双星，LGWA可以约束主质量，相对误差$\lesssim 0.1\%$。此外，我们表明，$z \lesssim 0.1$的IMBH双星可用于约束红移，相对误差$\lesssim 10\%$，并且对于$m_1 \in [10^4, 10^5] \ {\rm M_\odot}$的双星，LGWA可以将其定位在$\mathcal{O} (10)$ $\rm deg^2$的范围内。