基于脉冲星计时阵列测量的未来双黑洞引力波研究前景

NANOGrav 及其他脉冲星计时阵列（PTAs）已在 nHz 频段发现一个可能源于引力波（GWs）的共谱过程：若是如此，这些引力波很可能由总质量 $> 10^9 M_{\odot}$ 的黑洞（BH）双星产生。利用扩展 Press-Schechter 形式体系对星系晕质量函数建模，并采用晕质量与黑洞质量之间的简单关系，表明这些双星红移为 $z = {O}(1)$、质量比 $\gtrsim 10$，且在高于 ${O}(10)$~nHz 的频率上，引力波信号可能由相对较少的双星主导，这些双星可在实验上被区分并将产生可观测的圆周偏振。将该模型外推至更高频率表明，未来的引力波探测器如 LISA 和 AEDGE 可将 PTA 观测拓展至更低黑洞质量 $\in (10^6, 10^9 ) M_{\odot}$ 和 $\in (10^3, 10^9) M_{\odot}$。