脉冲星计时阵列对超大质量双黑洞的探测:来自公共过程信号及更进一步的启示
高能天体物理现象
2023-06-21 v1 星系天体物理
摘要
脉冲星计时阵列(PTAs)有望探测来自超大质量双黑洞(BBHs)的随机引力波背景(GWB)以及单个BBH的引力波。最近,多个PTA报告了一个公共过程信号。在本文中,我们通过当前PTA观测研究了BBH种群模型的约束,并进一步研究了当前/未来PTA对GWB和单个BBH的探测。我们发现,如果GWB与公共过程信号相同,则作为BBH种群模型重要组成部分的MBH–宿主星系标度关系,要么必须随红移显著演化,要么其归一化比经验关系高约 dex。在这两种情况下,当前PTA对单个BBH的估计探测概率都太小,无法给出确定性探测。通过将受约束的标度关系或经验关系纳入BBH种群模型,我们估计:如果GWB与公共过程信号相同(或比其低一个数量级),基于五百米口径球面射电望远镜(CPTA)和平方公里阵列(SKAPTA)的PTA在观测约 (或约 )年后可能以信噪比 探测到GWB。CPTA和SKAPTA对单个BBH的探测时间接近于GWB探测时间。我们表明,未来PTA将探测到的BBH的数量和性质分布可对BBH种群模型给出强约束。
引用
@article{arxiv.2306.10997,
title = {Pulsar timing array detections of supermassive binary black holes: implications from the detected common process signal and beyond},
author = {Yunfeng Chen and Qingjuan Yu and Youjun Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.10997},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 9 figures, submitted to ApJ on April 10, 2023, and revised after reviewer's report