イラストリスにおける大質量ブラックホールバイナリからの重力波背景：スペクトル特性とパルサータイミングアレイによる検出までの時間

世界中のパルサータイミングアレイ（PTA）は、ミリ秒パルサーの驚くべき一貫性を利用して、（スーパー）マッシブブラックホール（MBH）バイナリからの低周波重力波を測定しています。私たちは、宇宙論的流体力学シミュレーションに基づいた包括的なMBH合併モデルを使用して、確率的重力波背景（GWB）のスペクトルを予測します。私たちは、ヨーロッパ、NANOGrav、パークス、国際PTA（IPTA）の実際の到達時間（TOA）仕様を使用して、幅広いモデルパラメータにわたるGWBの実際の検出時間を計算します。特に、環境における硬化プロセスのパラメータ空間（特に：星散乱効率）を探求することに加えて、GWBスペクトルに強い影響を与えることができる偏心バイナリ進化を含むようにモデルを拡張しました。私たちのモデルは、強い星散乱と高い特性偏心がPTAの感度の「スイートスポット」（周波数f = 1 \ yr^-1近く）近くでGWBひずみ振幅を増強し、これらのケースでの検出の перспективをわずかに改善することを示しています。GWB振幅は宇宙論的と環境的パラメータの間で縮退していますが、低周波数におけるスペクトルの転換の位置（f 0.1 \ yr^-1）は、環境結合を強く示唆しています。高周波数（f 1 \ yr^-1）では、GWBスペクトルインデックスを使用して、ソースの数密度とおそらくその偏心分布を推測できます。悲観的な環境および偏心パラメータを使用した合併モデルでも、現在のPTA拡張のペースが続く場合、国際PTAが約10年以内に検出を行う可能性が非常に高いことがわかりました。