Ondas Gravitacionales de la Coalescencia de Agujeros Negros Supermasivos en un Modelo de Formación de Galaxias Jerárquico

Investigamos la emisión esperada de ondas gravitacionales de pares de agujeros negros supermasivos (SMBH) en coalescencia resultantes de fusiones de sus galaxias anfitrionas. Cuando las galaxias se fusionan, los SMBHs en las galaxias anfitrionas se hunden en el centro de la nueva galaxia fusionada y forman un sistema binario. Empleamos un modelo semianalítico de formación de galaxias y cuásares basado en el escenario de agrupamiento jerárquico para estimar la amplitud del fondo estocástico de radiación de ondas gravitacionales esperado debido a la captura de SMBH en espiral y a los estallidos debidos a los eventos de coalescencia de binarios de SMBH. Encontramos que la amplitud de deformación característica de la radiación de fondo es hc (f) \ 10^-16 (f/1 \ \ Hz) ^-2/3 para f \ 1 \ \ Hz justo por debajo del límite de detección a partir de las mediciones del tiempo de pulsar, siempre que los SMBHs coaleszcan simultáneamente cuando las galaxias anfitrionas se fusionen. La principal contribución a la amplitud total de deformación de la radiación de fondo proviene de los eventos de coalescencia de SMBH en 0<z<1. También encontramos que un futuro interferómetro espacial de ondas gravitacionales como el planeado Interferómetro Espacial Antena (\ LISA) podría detectar estallidos intensos de ondas gravitacionales asociados con la coalescencia de binarios de SMBH con masa total M\ ₓ₎ₓ < 10⁷ M\ en z \ 2 a una tasa \ 1.0 \ yr^-1. Las señales de estallido con una amplitud mayor h\ ₁ₔₑₒₓ \ 10^-15 corresponden a eventos de coalescencia de binarios de SMBH masivos con masa total M\ ₓ₎ₓ \ 10⁸ M\ en bajo desplazamiento al rojo z \ 1 a una tasa \ 0.1 \ yr^-1, mientras que aquellas con una amplitud menor h\ ₁ₔₑₒₓ \ 10^-17 corresponden a eventos de coalescencia de binarios de SMBH menos masivos con masa total M\ ₓ₎ₓ \ 10⁶ M\ en alto desplazamiento al rojo z \ 3.