探测原初黑洞暗物质的引力波背景

在 Advanced LIGO/VIRGO 进行引力波探测后推断出的黑洞合并率以及前身星的相对高质量，与由大质量原初黑洞（PBH）构成的暗物质模型一致。PBH 双星在宽泛的频率范围内发射引力波，未来空间干涉仪（LISA）和脉冲星计时阵列（PTA）将探测该范围。考虑到双星的初始偏心率、PBH 速度、质量分布和成团性等效应，计算了 PBH 暗物质预期的随机引力波背景的振幅。它允许被 LISA 空间干涉仪探测到，并可能由 SKA 射电望远镜的 PTA 探测到。有趣的是，人们可以通过特定的频率依赖关系将此背景与非原初大质量双星产生的背景区分开来，该依赖关系源自 PBH 俘获形成的双星的最大碰撞参数，取决于 PBH 速度分布及其成团属性。此外，我们发现与单色谱相比，引力波谱被 PBH 质量分布的宽度所增强。当前的 PTA 约束已经排除了覆盖超过三个数量级质量的宽质量 PBH 模型，但这些模型由于成团性而规避了微透镜和 CMB 约束。