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差异吸积对引力波背景及当前超大质量黑洞双星族的影响

星系天体物理 2020-08-19 v2

摘要

超大质量黑洞双星(MBHBs)作为星系并合的后果而形成。然而,它们是否通常在哈勃时间内并合,以及吸积如何影响其演化,仍不清楚。这些问题将由脉冲星计时阵列(PTAs)解决,其旨在探测MBHB在旋进最后数Myr期间发射的引力波背景(GWB)。在此我们研究差异吸积对MBHB并合率、啁啾质量及由此产生的GWB谱的影响。我们使用半解析模型从Illustris流体动力学宇宙学模拟演化一个MBHB样本,并首次以双星吸积模型自洽地演化其质量。在所有模型中,MBHB以高达1.5×108M1.5 \times 10^8 M_{\odot}的中位总质量并合,比忽略吸积的模型大至多343-4倍。在我们具有最大合理影响的模型中,并合MBHB的中位质量比增加3.63.6倍,并合率增加52.3%52.3\%,GWB振幅增加4.04.0倍,产生无量纲GWB应变Ayr1=1×1015A_{yr^{-1}} = 1 \times 10^{-15}。我们倾向于主MBH吸积的模型使并合MBHB的中位质量比降低2.92.9倍,并产生GWB振幅Ayr1=3.1×1016A_{yr^{-1}} = 3.1 \times 10^{-16}。尽管并合时MBHB质量更高,这与我们忽略吸积的模型几乎无法区分。\textbf{我们进一步预测了低红移宇宙中停滞MBHB的双星间距与质量比分布,并发现这些分布对双星吸积模型敏感。这为结合电磁与引力波观测约束MBHB族的并合率与吸积模型提供了潜力。}

关键词

引用

@article{arxiv.2005.09010,
  title  = {The effect of differential accretion on the Gravitational Wave Background and the present day MBH Binary population},
  author = {Magdalena S. Siwek and Luke Zoltan Kelley and Lars Hernquist},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2005.09010},
  year   = {2020}
}

备注

Updated to appropriately reference previous work by Sesana & Barausse et al