我们能识别原初黑洞吗？针对亚太阳质量引力波观测的潮汐测试

在致密双星并合中探测到亚太阳质量天体被视为原初黑洞（PBHs）种群的确凿特征之一。我们批判性地评估了这些系统是否能与恒星双星（例如由白矮星或中子星组成，它们也可能占据亚太阳质量范围）区分开来。与 PBHs 不同，来自恒星双星的引力波信号受到潮汐效应的影响，随着亚太阳质量范围内预期的中等致密恒星，这种效应会急剧增长。我们预测了利用当前和未来的 LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) 灵敏度以及下一代实验来限制假想亚太阳质量中子星双星潮汐效应的能力。我们表明，如果 LVK O4 运行观测到亚太阳质量中子星并合，它将以高显著性测量（巨大的）潮汐效应。特别是，对于亚太阳质量中子星双星，O4 和 O5 的预计灵敏度将允许在大部分参数空间内测量波形中的潮汐瓦解效应，并将潮汐形变限制在${\cal O}(10\%)$水平，从而排除双星的原初起源。反之，对于亚太阳质量 PBH 双星，模型无关的潮汐形变上限可以排除中子星或更奇特的竞争者。假设类似于 LVK O3b 数据中报告的低于阈值候选体 SSM200308 的事件是 PBH 双星，O4 的预计灵敏度将允许以约$3 \sigma$置信水平排除中子星潮汐效应的存在，从而加强 PBH 假说。未来的实验将对此类潜在发现得出更强（$>5\sigma$）的结论。