We use the stellar evolution code BPASS and the gravitational wave simulation code LEGWORK to simulate populations of compact binaries that may be detected by the in-development space-based gravitational wave (GW) detector LISA. Specifically, we simulate the Magellanic Clouds and binary populations mimicking several globular clusters, neglecting dynamical effects. We find that the Magellanic Clouds would have a handful of detectable sources each, but for globular clusters the amount of detectable sources would be less than one. We compare our results to earlier research and find that our predicted numbers are several tens of times lower than calculations using the stellar evolution code BSE that take dynamical effects into account, but also calculations using the stellar evolution code SeBa for the Magellanic Clouds. This correlates with earlier research which compared BPASS models for GW sources in the Galactic disk with BSE models and found a similarly sized discrepancy. We analyse and explain this discrepancy as being caused by differences between the stellar evolution codes, particularly in the treatment of mass transfer and common-envelope events in binaries, where in BPASS mass transfer is more likely to be stable and tends to lead to less orbital shrinkage in the common-envelope phase than in other codes. This difference results in fewer compact binaries with periods short enough to be detected by LISA existing in the BPASS population. For globular clusters, we conclude that the impact of dynamical effects is uncertain from the literature, but the differences in stellar evolution have an effect of a factor of a few tens.
Detectability of Gravitational-Wave Memory with LISA: A Bayesian Approach
CEA(法国原子能和替代能源委员会);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);Centre national d’études spatiales (CNES)(法国国家空间研究中心);CERN(欧洲核子研究组织);Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)(高能物理研究所);The Barcelona Institute of Science and Technology(巴塞罗那科学技术研究院);Niels Bohr Institute(尼尔斯·玻尔研究所);KU Leuven(荷语鲁汶大学);Leuven Gravity Institute(鲁汶引力研究所);SISSA(国际高等研究院);INFN Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部);IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe(宇宙基础物理研究所)
Populations of double white dwarfs in Milky Way satellites and their detectability with LISA
银河系矮卫星是编码早期结构形成的独特物体,因此代表了进入高红移宇宙的窗口。到目前为止,他们的研究仅使用电磁波进行。未来的激光干涉仪空间天线(LISA)有可能在双白矮星(DWD)双星发射的引力波中揭示银河系卫星。我们调查的引力波(GW)信号可检测的LISA作为一种可能的工具,用于识别和表征的银河系卫星。我们使用的二进制人口合成技术来模拟人口的DWDs在矮卫星,我们评估的LISA检测的数量的影响时,改变恒星的总质量,距离,恒星形成的历史和金属丰度的卫星。我们校准预测已知的银河系卫星观测到的属性。我们发现,DWDs发射频率$\gtrsim 3\,$兆赫可以检测到银河系卫星在大银河系的距离。这些高频DWD每个卫星的数量主要取决于它的质量,距离,年龄和恒星形成的历史,只有轻微的依赖于其他假设,如金属丰度的演变。我们发现,矮星系与$M_\star>10^6\,$ M $_{\odot}$可以主机可检测的LISA源的数量,与卫星的质量成线性比例的检测。我们预测,在已知的卫星中,人马座,天炉座,雕塑家和麦哲伦云可以用LISA探测到。作为一个不会受到污染和尘埃灭绝的全天空调查,LISA将提供对银河系和矮卫星星系的观测,这些星系对银河系考古学和近场宇宙学很有价值。
On the detectability of gravitational waves from primordial black holes orbiting Sgr A*
在这项工作中,我们的特点是预期的引力波信号检测计划的星载干涉仪LISA和拟议的下一代星载干涉仪$μ$战神所产生的人口的原始黑洞轨道Sgr A*,超大质量黑洞在银河系中心。假设这样的物体确实形成了银河系中心S2观测轨道所允许的整个弥散质量,在圆形轨道和单色质量函数的简化假设下,我们评估了来自分辨和非分辨源的引力波中的预期信号。我们估计$\simeq$在10年的数据流中用LISA检测到一个1 M $_{\odot}$原始黑洞的机会很小,但不可忽略,而由于未解决的来源而产生的背景信号基本上会避开任何合理的检测机会。相反,$μ$ Ares在$\simeq$ 10 $^{-5}$ Hz时具有3个数量级更好的灵敏度,能够在相同的时间内分辨出$\simeq$ 140太阳质量的原始黑洞,而未分辨的背景应该可以用积分信噪比$\gtrsim$ 100观察到。允许典型的PBH质量在0.01-10 M $_{\odot}$范围内,将使LISA检测到$\simeq$的机会增加到$\simeq$ 40%,接近质谱的下限。相反,在$μ$阿瑞斯的情况下,我们发现了一个大约1 M $_{\odot}$的“甜蜜点”,在这个质量下,可分辨事件的数量确实是最大的。
Gravitational waves from bodies orbiting the Galactic Center black hole and their detectability by LISA
我们提出了第一个完全相对论性的研究引力辐射的机构在圆形赤道轨道周围的大规模黑洞在银河系中心,Sgr A *,我们评估各种物体的引力波探测器LISA的可探测性。我们的计算是基于克尔时空的微扰理论,并考虑到在克尔度规潮汐力引起的罗氏极限。在LISA检测器的信噪比,以及在LISA波段所花费的时间,进行了评估。我们在黑洞扰动工具包框架内的开源SageMath包中实现了所有计算工具。我们发现白矮星,中子星,恒星黑洞,质量大于$10^{-4} M_\odot$的原始黑洞,质量低于$\sim 2.5\, M_\odot$的主序星和围绕Sgr A * 运行的棕矮星,在LISA数据的一年中都可以被探测到,并且在至少$10^5$年的时间里,在缓慢的螺旋形轨道上,或者在最内侧的稳定圆形轨道上,信噪比大于10(紧凑型天体)或罗氏极限(主序星和褐矮星)。最长的带内时间,$10^6$年的顺序,实现了原始黑洞的质量$\sim 10^{-3} M_\odot$到$10^{-5} M_\odot$,取决于自旋的Sgr A *,以及褐矮星,其次是白矮星和低质量的主序星。这些物体的长时间带内使Sgr A * 成为LISA的有价值的目标。我们还考虑了在附近星系M32的核中的大质量黑洞周围的近圆形轨道上的天体,发现其中,致密天体和褐矮星在LISA波段停留$10^3$至$10^4$年,1年信噪比大于10。
Probing non-Gaussianity during reheating with SIGW in the LISA band
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut(化学与生物物理研究所);Institute for Theoretical Physics, Leibniz University Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所);Max Planck Institute for Gravitational Physics, Albert Einstein Institute(马克斯·普朗克引力物理研究所,爱因斯坦研究所)
Detectability of Nearby Binary Neutron Stars with Future sub-mHz Gravitational Wave Missions
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学天文学院);Institute for Gravitational Wave Astronomy, Henan Academy of Sciences(河南省科学院引力波天文研究院)
Eccentric Stellar-mass Binary Black Holes: Population, Detectability, and Waveform Analysis in the LISA and LIGO Era
UCLA(加州大学洛杉矶分校);University of California, San Diego(加州大学圣地亚哥分校);NASA Marshall Space Flight Center(美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心);Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics(鲁道夫·皮尔斯理论物理中心)
On the possibility of detecting ultra-short period exoplanets with LISA
Cunha等人(2018)最近重新研究了从系外行星探测引力波的可能性,声称LISA将观测到三个超短周期系统。我们重新审视他们的分析,并得出结论,目前已知的系外行星系统是不太可能被检测到的,即使假设一个LISA观测时间$T_{\rm obs}=4$ yrs.Conclusive声明对这些系统之一,GP Com B的可检测性,将需要更好地了解系统的属性,以及更仔细的建模LISA的响应和银河系的混乱噪音。尽管如此,用LISA探测系外行星的可能性仍然很有趣,值得进一步研究,因为引力波可能产生难以用电磁观测约束的动力学性质。
Detectability of Gravitational Waves from Extreme-Mass-Ratio Inspirals on Periodic Orbits around Bardeen Black Holes
School of Physics and Electronic Information, Yunnan Normal University(云南师范大学物理与电子信息学院);School of Mathematics and Physics, Shangrao Normal University(上饶师范学院数学与物理学院)
Study on the detectability of gravitational radiation from single-binary encounters between black holes in nuclear star cluster: the case of hyperbolic flybys
Assessing EMRI Detectability of the Rotating Quantum Oppenheimer-Snyder Black Hole
Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University(扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心);Department of Physics, Shanghai University(上海大学物理系)
Merging stellar and intermediate-mass black holes in dense clusters: implications for LIGO, LISA and the next generation of gravitational wave detectors
研究了由两个恒星黑洞(BH)和一个中等质量黑洞(IMBH)之间的相互作用触发的中等质量比螺旋(IMRIs)的形成。我们利用$N$体模型改变IMBH质量,恒星BH质谱,和星团的属性。这些模拟再加上半解析的过程来解释残余IMBH的演变。IMRI形成概率达到值$\sim 5-50\%$,较大的值对应于较大的IMBH质量。IMRIs绘制出恒星BH的质谱,因此它们可能被用来解开恒星星团中的BH人口窝藏IMBH。在IMRI阶段之后,最初接近最大值(几乎不旋转)的IMBH倾向于减少(增加)其自旋。如果IMBH增长主要是通过重复的IMRI,我们表明,只有IMBH种子足够大($M_{\rm seed} > 300$ M $_\odot$)可以增长到$M_{\rm imbh} >10^3$ M $_\odot$在密集的球状星团。假设这些种子在红移$z\sim 2-6$处形成,我们发现它们中的$1-5\%$在红移$z=0$处将达到质量$\sim 500-1500$ M $_\odot$,并将表现出低自旋$S_{\rm imbh} < 0.2$。测量IMRI中涉及的IMBH的质量和自旋可以帮助解开它们的形成机制。我们表明,LISA可以检测IMBHs在银河系球状星团的信噪比$=10-100$,或在大麦哲伦星云的信噪比$=8-40$。我们提供了LIGO($Γ_{\rm LIG} = 0.003-1.6$ yr…
Wave-optics imprints of dark matter subhalos on strongly lensed gravitational waves. II. Saddle images and detectability
GRAPPA Institute, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo(东京大学宇宙物理与数学研究所(WPI))
University of Manitoba(曼尼托巴大学);University of Birmingham(伯明翰大学);Universitá degli Studi di Milano-Bicocca(米兰比可卡大学);INFN, Sezione di Milano-Bicocca(意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部);University of Hertfordshire(赫特福德大学)
Ringdown Signatures of Dehnen Dark Matter Halos: Fluid Modes and Detectability with Space-Based Detectors
Center for Gravitational Wave Experiment, National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院力学研究所微重力国家实验室引力波实验中心)