星系核中偏心且加速的恒星双黑洞并合：地基与天基引力波观测台中的探测

基于我们的数值方法 GNC，我们研究了星系核中恒星双黑洞（BBH）的旋进/并合。我们发现由于各种动力学效应，$3-40\%$ 的所有新生 BBH 最终会并合。在五年任务中，于 aLIGO、Einstein/DECIGO、TianQin/LISA/TaiJi 中分别以 SNR$>8$ 可探测到多达 $10^4$、$10^5$、$\sim100$ 个星系核中旋进/并合的 BBH。约数十个可在 LISA/TaiJi/TianQin 与 aLIGO 中同时探测。这些 BBH 有两个独特特征：（1）显著偏心率。当它们进入 aLIGO、Einstein 或空间观测台时，分别有 $1-3\%$、$2-7\%$ 或 $30-90\%$ 的 $e_i>0.1$。如此高偏心率为 GW 190521 的偏心率提供了可能解释。大多数高偏心率 BBH 在进入 aLIGO/Einstein 之前无法在 LISA/Tianqin/TaiJi 中探测，因为其应变仅在 $f_{\rm GW}\gtrsim0.1$ Hz 才显著。DECIGO 成为探测这些事件的理想观测台，因其可完全覆盖上升阶段。（2）多达 $2\%$ 的 BBH 可在距大质量黑洞（MBH）$\lesssim10^3 r_{\rm SW}$ 处旋进/并合，具有显著加速度，使得其中 $\sim10-10^5$ 个的多普勒相位漂移可在空间观测台中以 SNR$>8$ 探测。这些 BBH 贡献的引力波背景（GWB）能量密度在 $f_{\rm GW}\lesssim 1$mHz 处偏离 $2/3$ 的幂律斜率。这些源的高偏心率、显著加速度与不同 GWB 轮廓使其可区分，因而对未来 GW 探测与相对论检验颇具意义。