银河系孤立黑洞周围玻色子云连续引力波信号的特征刻画

超轻玻色子可通过超辐射不稳定性在恒星级黑洞周围形成大云。通过湮灭等过程，这些玻色子可产生频率处于 LIGO 和 Virgo 探测范围内的连续引力波信号。若发生玻色子湮灭，则银河系黑洞种群将产生许多引力信号；我们称之为集合信号。我们刻画了引力波探测器所观测到的集合信号；这一点很重要，因为集合信号携带了连续波信号具有玻色子湮灭起源的主要特征。我们探究了一组广泛的黑洞种群参数如何影响由此产生的自旋-0 玻色子湮灭信号，并考虑了近期连续引力波搜寻对其的可探测性。质量为上限 $30\mathrm{M}_\odot$、初始无量纲自旋在零到一之间均匀分布的 $10^8$ 个黑洞的种群，可产生多达一千个原则上能被这些搜寻探测到的信号。对于自旋更温和的种群，信号数量下降约一个数量级，对于某些玻色子质量仍产生多达一百个可探测信号。在 100 至 1200 Hz 频率范围内未探测到湮灭信号，不利于静止能量在 $2\times10^{-13}$ 至 $2.5\times10^{-12}$ eV 之间的标量玻色子的存在。最后我们表明，取决于黑洞种群参数，在假设孤立信号搜寻的连续波上限对密集集合中的信号仍然有效时必须谨慎：在 200 至 300 Hz 之间，我们在解释 4 至 $6\times10^{-13}$ eV 玻色子零结果时敦促谨慎。