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紧邻旋转超大质量黑洞的并合双黑洞的表观

高能天体物理现象 2023-03-29 v1 广义相对论与量子宇宙学

摘要

双黑洞(BBH)的质量与距离是引力波(GW)天文学中需测量的基本参数。众所周知,该测量受宇宙学红移影响,且近期工作表明若BBH在紧邻超大质量黑洞(SMBH)处并合,多普勒与引力红移会进一步影响结果。此处我们考虑邻近SMBH对测量引发的附加透镜效应。我们计算起源于Kerr SMBH的10个引力半径内的零测地线,以确定BBH所发射引力波的红移与放大率。我们发现红移与去放大之间存在正相关,这导致探测者坐标系中BBH的质量与距离呈正相关。更重要的是,我们发现信号对遥远观测者表现为红移且去放大的概率,高于表现为蓝移且放大的概率。基于这些结果,我们展示一个宇宙学红移为 zcos=(102101)z_{\rm cos}=(10^{-2}-10^{-1})、由 (1020)M(10-20)M_\odot 黑洞组成的双星,可能伪装成红移 zcos1z_{\rm cos}\sim1、含高达 (44110)M(44-110)M_\odot 黑洞的BBH。在极端去放大情形下,我们还发现同一BBH可能表现为 zcos>10z_{\rm cos}>10 且含亚太阳质量黑洞。若未考虑此种效应,可能会偏误我们对引力波探测到的黑洞起源的理解。

关键词

引用

@article{arxiv.2302.04015,
  title  = {The appearance of a merging binary black hole very close to a spinning supermassive black hole},
  author = {Xiaoyue Zhang and Xian Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2302.04015},
  year   = {2023}
}