小さなブラックホールで大きなブラックホールを見つける(Using small black holes to find big black holes)

2024-08-06 カーディフ大学

科学者たちは、銀河の中心に位置する超大質量連星ブラックホールを検出する新しい方法を開発しました。この技術はデシヘルツの重力波検出器を必要とし、小さな近隣のブラックホールから発せられる重力波を分析します。カーディフ大学やマックスプランク研究所などのチームによると、この方法は既存の検出器では感知できない低周波のブラックホール連星を間接的に明らかにするものです。新手法は小さなブラックホール連星の信号変調を利用し、隣接する超大質量ブラックホールの存在を明らかにします。この研究は「Nature Astronomy」に発表され、太陽の1,000万から1億倍の質量を持つブラックホール連星の検出に役立つ可能性があります。

<関連情報>

大質量ブラックホール連星が近隣のデシヘルツ重力波源に与える痕跡 Imprints of massive black-hole binaries on neighbouring decihertz gravitational-wave sources

Jakob Stegmann,Lorenz Zwick,Sander M. Vermeulen,Fabio Antonini & Lucio Mayer
Nature Astronomy  Published:05 August 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-024-02338-0

小さなブラックホールで大きなブラックホールを見つける(Using small black holes to find big black holes)

Abstract

The most massive black holes in our Universe form binaries at the centre of merging galaxies. The recent evidence for a gravitational-wave (GW) background from pulsar timing may constitute the first observation that these supermassive black-hole binaries (SMBHBs) merge. Yet, the most massive SMBHBs are out of reach of interferometric GW detectors and are exceedingly difficult to resolve individually with pulsar timing. These limitations call for unexplored strategies to detect individual SMBHBs in the uncharted frequency band ≲10−5 Hz to establish their abundance and decipher the coevolution with their host galaxies. Here we show that SMBHBs imprint detectable long-term modulations on GWs from stellar-mass binaries residing in the same galaxy at a distance d ≲ 1 kpc. We determine that proposed decihertz GW interferometers sensitive to numerous stellar-mass binaries could uncover modulations from ~O(10−1–104) SMBHBs with masses ~O(107–108) Mout to redshift z ≈ 3.5. This offers a unique opportunity to map the population of SMBHBs through cosmic time, which might remain inaccessible otherwise.

1701物理及び化学
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