粘性宇宙中引力波的阻尼及其对暗物质自相互作用的启示

众所周知，引力波（GW）在具有非零剪切粘度的流体中传播时会经历阻尼效应。在本文中，我们提出了一种新方法来约束引力波阻尼率以及流体剪切粘度。通过定义包含阻尼效应的有效距离，我们可以将粘性宇宙中的引力波应变表达式转化为与完美流体中相同的形式。因此，LIGO 和 Virgo 观测到的引力波事件对光度距离的约束可以直接应用于我们形式体系中的有效距离。我们利用可用引力波有效距离的对数正态似然，以及从双中子星合并事件 GW170817 的电磁辐射观测推断出的光度距离的高斯似然。我们的拟合表明，当前引力波数据中没有明显的阻尼效应，在 95% 置信水平下，合并数据给出的阻尼率上限为 $6.75 \times 10^{-4}\,{\rm Mpc}^{-1}$。假设暗物质自散射足够有效以使得流体力学描述成立，我们发现来自光度距离 $D\gtrsim 10^4\;\rm Mpc$ 处源的引力波事件可用于约束暗物质自相互作用。