利用极端质量比旋进探测暗物质

极端质量比旋进 (EMRIs)，即一个小致密天体旋进至超大质量黑洞的过程，是天基激光干涉引力波 (GW) 探测器的优良源。环绕超大质量黑洞的暗物质将影响双星轨道演化及发射的引力波形。通过直接观测引力波信号，我们评估了探测器探测 EMRI 是否沉浸于暗物质晕中以及测量其特征空间尺度 $a_0$ 和质量 $M_{\rm halo}$ 的能力。除了引力波辐射外，由暗物质晕引起的动力摩擦和吸积也会影响 EMRI 的动力学，从而在发射的引力信号中留下可探测的特征。我们执行了 Fisher 矩阵误差分析，以估计参数 $a_0$ 和 $M_{\rm halo}$ 的误差及其相关性。结果表明，高度相关的参数 $a_0$ 和 $M_{\rm halo}$ 恶化了探测器测量暗物质的能力，尽管有无暗物质信号之间的去相位和不匹配显示出巨大差异。动力摩擦和吸积效应可以打破参数 $a_0$ 和 $M_{\rm halo}$ 之间可能的简并性，从而将不确定性大幅降低约一个数量级。