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利用随机引力波背景对 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 前三次观测运行中极轻标量玻色子的约束

宇宙学与河外天体物理 2022-08-31 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

超轻玻色子是有潜力的暗物质候选者,能够引发旋转黑洞 (BH) 的超辐射不稳定性,在黑洞周围形成长寿命的旋转“玻色子云”,并通过发射单色引力波 (GW) 耗散其能量。我们关注与孤立恒星起源黑洞 (SBH) 及其双星并合残骸都最小耦合的标量玻色子,并利用 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 前三次观测运行的数据,进行贝叶斯数据分析,以搜索由所有能够触发超辐射不稳定性的不稳定模式产生的随机引力波背景。我们未发现此类信号的证据,因此分别在 95%95\% 的置信水平上排除了质量范围为 [1.5,16]×1013[1.5, 16]\times10^{-13} eV、[1.9,8.3]×1013[1.9, 8.3]\times10^{-13} eV 和 [1.3,17]×1013[1.3, 17]\times10^{-13} eV 的标量玻色子,分别对应于无量纲自旋在 [0,1][0,1][0,0.5][0,0.5][0.5,1][0.5,1] 中均匀分布的孤立 SBH。

关键词

引用

@article{arxiv.2204.03482,
  title  = {Constraints on the ultralight scalar boson from Advanced LIGO and Advanced Virgo's first three observing runs using the stochastic gravitational-wave background},
  author = {Chen Yuan and Yang Jiang and Qing-Guo Huang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2204.03482},
  year   = {2022}
}

备注

5 pages, 2 figures and 1 figure; more discussion added, version accepted for publication in PRD