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二元黑洞合并中出现的相位失调:由标量波形暗物质云包围

广义相对论与量子宇宙学 2025-10-24 v1 高能天体物理现象 高能物理 - 唯象学

摘要

质量在 1021eV/c210^{-21}\rm{eV}/c^21011eV/c210^{-11} \rm{eV}/c^2 之间的标量场可表现出对黑洞具有增强引力相互作用,并在其周围形成标量云。这种云会影响坍缩黑洞二进制的动力学,所产生的引力波可能提供一种新的探测轻型标量场(如类太阳质子或波形暗物质候选者)的通道。本文我们模拟了一系列质量比 q=1q=1q=1/2q=1/2 的黑洞合并,置于包含标量场异常密度的环境中,标量质量范围为 MμS[0,1.0]M\mu_{\rm{S}} \in[0,1.0]。为此,我们实现了一个基于点位方法的约束满足初始数据求解器,提高了开源软件 Canuda 的准确性至八阶有限差分,并降低了初始轨道偏心率。我们研究了标量质量对引力波与标量辐射的影响。我们发现,二进制系统相对于真空条件下可以发生延迟或加速的合并。我们的研究突显了在暗物质环境中准确建模黑洞二进制的挑战与重要性。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.20037,
  title  = {Dephasing in binary black hole mergers surrounded by scalar wave dark matter clouds},
  author = {Cheng-Hsin Cheng and Giuseppe Ficarra and Helvi Witek},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20037},
  year   = {2025}
}

备注

26 pages, 19 figures, animations are available on https://www.youtube.com/@canudanumericalrelativity1634