超大质量黑洞双星：PTA 和 eLISA 源的环境与宿主星系特性

Eva Martínez Palafox; Octavio Valenzuela; Pedro Colín; Stefan Gottlöber

超大质量黑洞双星：PTA 和 eLISA 源的环境与宿主星系特性

星系天体物理 2014-10-15 v1

作者: Eva Martínez Palafox , Octavio Valenzuela , Pedro Colín , Stefan Gottlöber

摘要

超大质量黑洞 (BH) 双星一旦达到 <<1 pc 的分离距离，将成为脉冲星计时阵列 (PTA) 和空间基 (SB) 探测器最强的引力波 (GW) 源。虽然黑洞双星的并合是宇宙学标准模型和星系并合的自然结果，但其动力学演化仍知之甚少，因此其在不同阶段的丰度也不清楚。我们使用了一个耦合了宇宙学模拟的黑洞双星衰变动力学模型，以及关于星系和黑洞占据晕的半经验方法，以追踪因引力波发射而衰变的宿主星系中候选黑洞双星的性质分布演化。我们的模型允许我们放宽关于双星在星系中的占据情况及其质量以及红移演化的简化假设。遵循先前提出的亚秒差距 (subpc) 范围内双星的电磁 (EM) 特征（包括光谱特征和变异性），我们模拟了此类特征的可能分布，并设定了其寿命的上限。我们发现宿主性质呈双峰分布，分别对应于适合被 PTA 探测到的黑洞双星和仅能被空间任务（如 eLISA）探测到的黑洞双星。尽管此前曾讨论过 eLISA 源的峰值可能出现在高红移处，但我们表明，在邻近宇宙中必然存在这样一类源，它们可能显示出可探测的电磁特征，代表了多信使天体物理学的一个重要实验室。我们发现星系宿主性质对双星占据情况的依赖性较弱，这可追溯至黑洞的起源。此处报告的宿主相关性与预期的电磁信号相结合，可能有助于验证邻近引力波候选体的存在，并将它们与“常规”的内禀活动星系核 (AGN) 变异性区分开来。

关键词

超大质量黑洞双星引力波脉冲星计时阵列 eLISA 星系宿主性质电磁特征多信使天体物理学

引用

@article{arxiv.1410.3563,
  title  = {Supermassive Black Hole Binaries: Environment and Galaxy Host Properties of PTA and eLISA sources},
  author = {Eva Martínez Palafox and Octavio Valenzuela and Pedro Colín and Stefan Gottlöber},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1410.3563},
  year   = {2014}
}

备注

16 pages, 17 figures, submitted, comments are welcome

超大质量黑洞双星：PTA 和 eLISA 源的环境与宿主星系特性

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