通过银河中心双黑洞引力波探测暗物质密度分布的可观测性

暗物质（DM）的本质仍未为人知，其密度剖面存在显著不确定性。围绕巨型双黑洞（BBHs）的暗物质环境会修改其轨道动力学，从而改变引力波（GW）辐射。对于位于银河中心的BBH系统，由暗物质尖峰引起的动力学摩擦可能产生可被未来空间基地探测器观察到的引力波谱偏差。为解决银河中心暗物质剖面的不确定性问题，本文系统性地考察了两种情景：广义 Navarro-Frenk-White（gNFW）剖面及其后尖峰修正模型。我们研究了暗物质动力学摩擦和吸积对次要黑洞（BH）轨道偏心率和半极化径影响。通过构建不同初始偏心率下的轨道模型，并利用来自开普勒阵列（SKA）30年模拟脉冲计时阵列数据，我们识别了暗物质效应的可探测参数区间，并运用这些引力波观测特征来约束不同暗物质密度剖面。我们的分析表明，在gNFW剖面（$\gamma=2,1.5,1,0.5$）中，仅$\gamma=2$才能产生显著的可探测信号。尖峰的形成进一步增强了所有gNFW斜率的可观测波形偏差。