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暗物质微尖峰:对中等质量比旋进偏心率的显著增强

高能天体物理现象 2019-09-04 v1

摘要

当一个恒星级致密天体(如黑洞(BH))旋进一个中等质量黑洞(IMBH)时,会形成中等质量比旋进(IMRI)系统。此类系统是包括LISA、太极和天琴在内的空间引力波探测器的重要源。暗物质(DM)微尖峰可能在IMBH周围形成。我们研究了对抗DM微尖峰的动力学摩擦对偏心IMRI演化的影响。为此,我们构建了描述偏心IMRI在动力学摩擦作用下的演化动力学方程。由于动力学摩擦在小速度时较大,远星点附近的能量耗散多于近星点附近。这将极大增强偏心率。例如,初始半通径为1AU1\rm AU时,即便一个中等的DM微尖峰也能使偏心率从0.30.3增长至0.850.85。在极端情形下,偏心率可被增强到接近11。我们还研究了一个对应于球状星团(GC)中心IMRI的特定情形,发现偏心率在IMRI进入LISA波段前可保持高于0.950.95。这些因DM微尖峰而增强偏心率的引力波,由于偏心率差异,在103Hz10^{-3}\rm Hz处可轻易与无DM的情形区分。这些预期可由未来的空间引力波探测器(如LISA)检验。

关键词

引用

@article{arxiv.1908.10241,
  title  = {Dark matter minispike: a significant enhancement of eccentricity for intermediate-mass-ratio-inspirals},
  author = {Xiao-Jun Yue and Zhoujian Cao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10241},
  year   = {2019}
}

备注

8pages,4figures