重力波検出の頻度

LIGOの実験で最近重力波が検出されたというニュースを聞いたことがあるかもしれません。

私は天文学者ではありませんが、この論文は読みやすく、ほとんどがアクセス可能です。重力波の検出は一つのことですが、ブラックホールの合併は私にとってまったく新しいものです。論文とこのサイトで収集したデータから、ソースは13億年と推定され、チャープは数ミリ秒しか続きませんでした。

私の質問：このサイズ順のイベントの頻度は？ 宇宙におけるそのような出来事の密度の推定はありますか？

ハリー（2009）は、私たちが知る限り、検出可能なイベントの割合は

• 年間40個の中性子星の合併
• 1年あたり30 10 M mergeブラックホールの合併$_\odot$
• 年間10個の中性子星/ブラックホールの合併

これは、約200 Mpcの半径内です。ただし、検出バイアスのため、このようなイベントの合計レートを推定するためにこれを使用することはできません。オブジェクトが大きいほど、検出が容易になります。太陽系外惑星でも同じことが起こりますが、理由は異なります（たとえば、より重い惑星や星に近い惑星は、通過または半径速度法によって検出しやすい）。

この振幅の検出された重力波の割合、またはブラックホールバイナリの合併による重力波の検出は、両方とも現時点では不明な量です。これらの測定は、一部実験の目的です。

検出率は、空間内の単位体積あたりの合併率に変換でき、モデルや予測と比較できます。aLIGOコラボレーションは、そのまさにトピックに関する最初の事後検出論文を発表しました-Abbott et al。（2016）。

発見されたブラックホールの質量が大きいことは、それらが大質量星のコア崩壊から金属の少ない環境で形成されたか、または密集したクラスターの小さなブラックホールの合併から形成されたことを意味します。このようなオブジェクトの合併について以前に予測されたレートの範囲は、生産レートとこれらのオブジェクトのバイナリ形成のメカニズムの大きな不確実性のために巨大な範囲をカバーし、1立方ギガパーセックあたり年間0から約1000の範囲にありました。

$z=0.09$

ご想像のとおり、この質問はLIGOチームにとって非常に興味深いものです。あなたが発見を発表したことを述べた論文の発表と同時に、LIGOチームは、発見と予測に関する詳細を含む多くの関連論文を提出しました。これらのいずれかがあなたの質問に対処します：

GW150914を取り巻く高度なLIGO観測から推定されるバイナリブラックホールの合併率

彼らのイベントレートの推定方法では、GW150914と、非常に弱い（統計的に有意ではない）別のイベントの両方を考慮しています。彼らは、イベントレートがシステムプロパティにどのように依存するかについて多くのモデルを検討し、GW150914と他の候補イベントの観測が全体的なレートにどのような影響を与えるかを尋ねます。結果はモデルによって異なりますが、天体物理学的にもっともらしい動作を大まかにまとめることができると感じたモデルを選択しました。要約にまとめられているように：

$2-53 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \, \mathrm{yr}^{-1}$$6-400 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \, \mathrm{yr}^{-1}$$2-400 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \, \mathrm{yr}^{-1}$。

論文は提出されており、公開されていない、つまり、まだ査読中です。そのような計算の専門知識を持っている人として言えば、この方法のいくつかの側面は私には怪しげに見えるので、改訂のために数週間後に記事をチェックする価値があると思います。ここでの規模（1立方ギガパーセックあたり年間数から100程度）が正しい球場にあることを確認するのに派手な方法論は必要ありません。しかし、この論文では、データが蓄積するにつれて、より詳細でより正確な推定と予測を行うことができる方法論を提示しているため、方法論が適切であることを確認することが重要です。