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LIGO 上的引力波干涉条纹:通过引力透镜探测致密暗物质

宇宙学与河外天体物理 2019-02-06 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学

摘要

利用引力波(GW)透镜效应开辟了理解宇宙小尺度结构的新途径。我们表明,尽管 LIGO 角分辨率粗糙且观测时间短,它仍能探测到致密结构(特别是 10105M10 - 10^5 \, M_\odot 的致密暗物质(DM)或原初黑洞,它们仍是引人关注的 DM 候选者)引起的 GW 透镜效应。该透镜效应通过 GW 频率啁啾被探测到,其产生透镜图样的自然且快速的变化:GW 波形的\emph{频率相关放大与调制}。作为最高频的 GW 探测器,LIGO 是探测此类轻致密 DM 的独特 GW 实验室。在先进 LIGO 的设计灵敏度下,三台探测器一年的观测可乐观地将致密 DM 密度分数 fDMf_{\rm DM} 限制到百分之几的水平。

关键词

引用

@article{arxiv.1712.01396,
  title  = {Gravitational-Wave Fringes at LIGO: Detecting Compact Dark Matter by Gravitational Lensing},
  author = {Sunghoon Jung and Chang Sub Shin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1712.01396},
  year   = {2019}
}

备注

6 pages, 5 figures, v2: published version, Fig.5 updated with Poisson distribution, improved discussion on the optical depth