Эксцентричные двойные черные дыры: новое окно для LISA и LIGO
Новое исследование, опубликованное на arXiv, предсказывает существование значительной популяции эксцентричных двойных черных дыр звездной массы, которые могут быть обнаружены будущей космической обсерваторией LISA и наземными детекторами LIGO. Эти объекты формируются в результате динамических взаимодействий в галактическом поле, ядрах галактик и шаровых скоплениях.
Согласно моделированию, за 10 лет работы LISA сможет зарегистрировать около 36 таких систем в Млечном Пути с отношением сигнал/шум больше единицы. При более высоких порогах обнаружения (SNR > 8) число падает до 4,7. Для внегалактических источников модель дает около 490 систем с SNR > 1, но лишь одну при SNR > 8 из-за слабого сигнала звездных черных дыр.
Частота слияний эксцентричных двойных черных дыр оценивается примерно в 9 событий на гигапарсек в кубе в год. Различные динамические каналы формирования приводят к характерным распределениям эксцентриситета, что позволит различать их в данных LIGO, Virgo и KAGRA.
Исследователи также проанализировали влияние эксцентричных сигналов на глобальный анализ LISA. Оказалось, что отдельные гармоники таких систем могут быть независимо обнаружены в галактике и иногда имитировать сигналы круговых двойных со смещенной чирповой массой.
Авторы проверили сходимость постньютоновских форм сигнала для эксцентричных двойных черных дыр с массами до 1000 масс Солнца в миллигерцовом диапазоне, подтвердив их надежность.
Разработанный симуляционный каталог и пакет LISA Eccentricity Astrophysics Package (LEAP) доступны на GitHub, что позволит другим ученым использовать эти инструменты для будущих анализов. Работа подчеркивает, что эксцентричные двойные черные дыры являются перспективной и распространенной целью для космических гравитационно-волновых обсерваторий.
