形成通道与引力透镜对随机引力波背景的影响
广义相对论与量子宇宙学
2026-05-19 v1
摘要
黑洞的两种主要形成通道已被提出：由大质量恒星坍缩驱动的天体物理通道，以及涉及在早期宇宙中直接由密度涨落形成的原初通道。天体物理黑洞（ABHs）和原初黑洞（PBHs）之间的关键区别在于，PBHs 可以在任何恒星形成之前的高红移处形成，从而产生不同的随机引力波背景（SGWBs）。这些 SGWBs 源自所有红移处累积的未分辨引力波信号的叠加。在本工作中，我们采用分层贝叶斯推断（HBI）框架和公开的 GWTC-4 数据来推断 PBHs 的种群超参数。然后，我们分别计算来自 ABHs 和 PBHs 的 SGWBs，并考虑了可以改变 SGWBs 应变幅度的透镜效应。通过将所得的 SGWBs 与基于地面的引力波探测器——LIGO 和 Einstein Telescope（ET）的幂律积分（PI）灵敏度曲线进行比较，我们发现这两个探测器都能在特定频率范围内区分这两种黑洞形成模型。然而，LIGO 仅限于使用单一方法来区分这些模型，且透镜效应改变了可进行区分的频率范围。相比之下，ET 能够在更广泛的参数空间中区分 ABHs 和 PBHs。
引用
@article{arxiv.2605.18097,
title = {Effects of formation channels and gravitational lensing on stochastic gravitational wave background},
author = {Xin-yi Lin and Zhengxiang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.18097},
year = {2026}
}