Supermassive binary black hole evolution can be traced by a small SKA pulsar timing array
Supermassive binary black hole evolution can be traced by a small SKA pulsar timing array
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小型SKA脉冲星计时阵列可以追踪超大质量双黑洞演化
DOI：
10.1103/physrevd.102.023014
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发表时间：
2020-05
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Tsai Chao-Wei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Feng Yi;Li Di;Zheng Zheng;Tsai Chao-Wei
超大质量黑洞通常存在于星系的中心，并与它们的宿主一起进化。因此，超大质量双黑洞（SMBBH）预计存在于紧密的星系对中;然而，没有一个被明确探测到。平方公里阵列（SKA）是一个多用途射电望远镜，收集面积接近${10}^{6}$平方米，具有探测纳赫兹引力波（GW）的巨大潜力。在本文中，我们量化的GW的可探测性SKA的一个现实的SMBBH人口使用脉冲星定时阵列（PTA）技术，我们量化的影响，揭示SMBBH的红移演化的第一次。由于只有$\ensuremath{\sim}20$$的探测器，比以前的工作小得多的要求，SKAPTA预计将在大约5年的操作内获得检测，并在大约10年后实现超过100 SMBBH/年的检测率。虽然超出了本文的范围，但我们必须承认，持续的红噪声的存在将减少预期的检测数量。因此，必须了解和减轻PTA数据中的红噪声。在给定每个系统的当前最佳已知参数的情况下，将检测来自几个公知SMBBH候选者（诸如OJ 287、3C 66 B、NGC 5548和方舟120）的GW签名。在运行的30年内，预计将检测到约60个单个SMBBH，其中$zl0.05$和超过${10}^{4}$，其中$zl1$。检测率急剧下降超过$z=1$。大量的预期检测和它们的可辨别的演变与红移的SKAPTA将使SKA研究SMBBH的重要工具。
Supermassive black holes are commonly found in the centers of galaxies and evolve with their hosts. Supermassive binary black holes (SMBBH) are thus expected to exist in close galaxy pairs; however, none has been unequivocally detected. The square kilometer array (SKA) is a multipurpose radio telescope with a collecting area approaching ${10}^{6}$ square meters, with great potential for detecting nanohertz gravitational waves (GWs). In this paper, we quantify the GW detectability by SKA for a realistic SMBBH population using a pulsar timing array (PTA) technique, and we quantify its impact on revealing SMBBH evolution with redshift for the first time. With only $\ensuremath{\sim}20$ pulsars, a much smaller requirement than in previous work, the SKAPTA is expected to obtain detection within about 5 years of operation and to achieve a detection rate of more than 100 SMBBHs/yr after about 10 years. Although beyond the scope of this paper, we must acknowledge that the presence of persistent red noise will reduce the number of expected detections here. It is thus imperative to understand and mitigate red noise in the PTA data. The GW signatures from a few well-known SMBBH candidates, such as OJ 287, 3C 66B, NGC 5548, and Ark 120, will be detected given the currently best-known parameters of each system. Within 30 years of operation, about 60 individual SMBBH detections with $zl0.05$ and more than ${10}^{4}$ with $zl1$ are expected. The detection rate drops precipitately beyond $z=1$. The substantial number of expected detections and their discernible evolution with redshift by the SKAPTA will make SKA a significant tool for studying SMBBHs.
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DOI：
10.1086/301330
发表时间：
2000-04
期刊：
The Astronomical Journal
影响因子：
--
作者：
T. Jarrett;T. Chester;R. Cutri;S. Schneider;M. Skrutskie;J. Huchra
通讯作者：
T. Jarrett;T. Chester;R. Cutri;S. Schneider;M. Skrutskie;J. Huchra
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
F. Acernese;M. Agathos;K. Agatsuma;D. Aisa;N. Allemandou;A. Allocca;J. Amarni;P. Astone;G. Ba
通讯作者：
F. Acernese;M. Agathos;K. Agatsuma;D. Aisa;N. Allemandou;A. Allocca;J. Amarni;P. Astone;G. Ba
影响因子：
3.5
作者：
R. Manchester
通讯作者：
R. Manchester
DOI：
10.1088/0004-637x/756/2/175
发表时间：
2012-04
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
J. Ellis;X. Siemens;J. Creighton
通讯作者：
J. Ellis;X. Siemens;J. Creighton
影响因子：
3.5
作者：
S. Burke-Spolaor
通讯作者：
S. Burke-Spolaor