大质量黑洞双星多信使种群研究中的环双星盘动力学特征

我们研究了前沿的环双星盘（CBD）演化模型对大质量黑洞双星（MBHB）种群和引力波背景（GWB）的影响。我们发现，CBD驱动的演化通过将双星驱向依赖于双星质量比的平衡偏心率，在MBHB种群中留下了明显的特征。当MBHB进入多信使可观测频段时，我们发现其具有高轨道偏心率（$e_{\rm b} \sim 0.5$）。可观测频段内MBHB种群的CBD诱导偏心率分布独立于双星形成时的初始偏心率分布，抹去了并合星系大尺度动力学中诱导偏心率的任何记忆。我们的结果表明，只要CBD在MBHB系统中规律形成，在即将到来的暂现源巡天中，偏心MBHB是常规而非例外。我们表明，GWB振幅对CBD驱动的次星优先吸积很敏感，仅需10%的爱丁顿吸积即可使GWB振幅 $A_{\rm yr^{-1}}$ 增加超过100%。由于我们自洽地考虑了双星的硬化与软化，我们表明CBD驱动的轨道扩张不会减小GWB振幅，反而会使其振幅小幅增加。我们进一步给出了LISA中 $M_{\rm b} \gtrsim 10^6 \, M_{\odot}$ 的MBHB的探测率和种群统计，表明大多数双星具有相等质量比，并且由于CBD驱动的演化，可保留高达 $e_{\rm b} \sim 10^{-3}$ 的残余偏心率。