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绝热压缩的波暗物质晕与中等质量比旋进

星系天体物理 2023-04-19 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学

摘要

中心大质量黑洞的绝热增长可能压缩周围的暗物质晕,导致暗物质晕轮廓变得更陡。这一现象称为绝热压缩。我们研究了波暗物质的绝热压缩——一种质量小于几 eV 的轻玻色子暗物质候选者。利用绝热定理,我们表明绝热压缩导致在半经典极限下与粒子暗物质晕类似的更致密波暗物质晕。压缩波晕在中心附近不同于粒子晕,此处半经典近似失效,且中心轮廓取决于暗物质与中心黑洞质量,因为它们决定了孤子与低角动量模式能否在天文时间尺度上不被黑洞吸收而存活。此类压缩轮廓具有若干天体物理意义。作为一个例子,我们研究了中心中等质量黑洞与波暗物质晕内太阳质量级致密天体之间旋进产生的引力波。由于质量密度增强,压缩波暗物质晕对轨道天体施加更强的动力学摩擦,导致引力波失相。失相模式不同于粒子暗物质晕中的旋进,原因在于密度轮廓的差异以及源自暗物质波动性质的相对受抑动力学摩擦力。我们调研了未来引力波探测器(如 Laser Interferometer Space Antenna)的前景,并确定了可从引力波观测重建波暗物质晕的物理情形。

关键词

引用

@article{arxiv.2212.07528,
  title  = {Adiabatically compressed wave dark matter halo and intermediate-mass ratio inspirals},
  author = {Hyungjin Kim and Alessandro Lenoci and Isak Stomberg and Xiao Xue},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2212.07528},
  year   = {2023}
}

备注

18 pages, 8 figures,references added, Eq (31) corrected, conclusion unchanged