利用当前与下一代引力波天文台探测（亚）太阳质量黑洞与超自旋天体

引力波观测为探测致密天体和强场引力提供了强有力的手段。在本工作中，我们研究了当前与下一代引力波天文台对包含（亚）太阳质量黑洞和超自旋天体的双星系统的可探测性。这类天体可能源于原初形成通道或更奇异的高能场景，对它们的探测将为低质量致密天体族群和极端引力场物理提供重要见解。我们使用频域后牛顿旋近波形模型 TaylorF2 对引力波信号进行建模，并在最内稳定圆轨道（ISCO）处截断信号，以避免旋后区域的污染。我们利用当前探测器（如 Advanced LIGO）以及包括 Einstein Telescope 和 Cosmic Explorer 在内的即将到来的第三代天文台的灵敏度评估了这些系统的可观测性。我们的结果表明，尽管当前探测器对极低质量双星的探测范围有限，但第三代天文台可以同时提升探测能力和参数估计精度。它们改进的应变灵敏度和扩展的低频覆盖范围使得这些天文台能够在数量大得多的引力波周期中追踪旋近阶段。因此，它们实现了显著更高的信噪比，并对双星参数提供了大幅改进的约束。特别地，主天体自旋参数的测量精度可达 $\Delta \chi_{1z}~\sim~10^{-4}-10^{-3}$，这可能允许在 $0.1~M_\odot-2~M_\odot$ 质量范围和约 $100-350$ 的信噪比下，对近极端黑洞和超自旋天体进行清晰的观测区分。