利用下一代地基引力波探测器分辨恒星级双黑洞的偏心率

下一代地基引力波（GW）探测器预计每年可探测到 $\sim 10^4 \mbox{-} 10^5$ 个双黑洞（BBH）。理解这些双星的起源途径仍是一个开放问题。轨道偏心率可用于区分致密双星的成团通道，因为不同形成通道预期会产生各异的偏心率分布。由于引力波辐射导致的偏心率快速衰减，受限于灵敏度，当前引力波探测器难以测量更小的偏心率值。本研究探讨了 Voyager、宇宙探险者（Cosmic Explorer, CE）与爱因斯坦望远镜（Einstein Telescope, ET）等下一代引力波探测器分辨 BBH 系统偏心率的潜力。考虑类 GWTC-3 的 BBH 星族，并假设若干示性偏心率分布及一种天体物理驱动的偏心率分布（Zevin et $al.$ (2021)），我们计算了可被可信辨认为偏心系统的探测双星比例。我们发现，对于 Zevin 偏心率分布，Voyager、CE 与 ET 可分别对其探测到的约 $3\%$、$9\%$ 与 $13\%$ 的 BBH 可信测得非零偏心率。除可分辨偏心双星的比例外，我们的结果表明，Voyager、CE 与 ET 在 $10$ Hz 引力波频率处分别需要典型最小偏心率 $\gtrsim 0.02$、$5\times 10^{-3}$ 与 $10^{-3}$ 才能将某 BBH 系统识别为偏心。ET 更优的低频灵敏度显著增强了其精确测量偏心率的能力。