引力波作为探测暗物质迷你尖峰的探针

近期研究表明，根据某些黑洞形成情景，中等质量黑洞 (IMBH) 可能会形成暗物质 (DM) 迷你晕。我们考虑一个由被暗物质迷你尖峰包围的 IMBH 和一颗绕其运行的恒星级天体组成的双星系统。该双星系统的演化源于暗物质迷你尖峰的引力牵引和动力学摩擦，以及其引力波 (GW) 辐射产生的反作用，后者可被 eLISA/NGO 等未来空间引力波实验探测到。我们采用暗物质迷你尖峰的单一幂律模型，假设其由非湮灭暗物质粒子组成，并证明 eLISA/NGO 对此类双星系统引力波的探测使我们能够非常精确地测量暗物质迷你尖峰的参数。例如，在我们参考 Zhao 和 Silk (2005) 以及 Bertone 等人 (2005) 最初提出的案例中，对于信噪比为 10 的引力波信号，并假设 eLISA 进行 5 年观测，我们可以以 $\pm 5\times 10^{-6}$ 的 1 $\sigma$ 相对误差确定暗物质迷你尖峰径向分布的幂律指数 $\alpha$。我们还研究了对于各种暗物质参数以及被暗物质迷你尖峰包围的 IMBH-恒星级天体双星质量，暗物质参数的确定精度。我们发现，即使对于 $\alpha \sim 1.7$ 的稍平坦径向分布，我们也能在 10% 的水平上确定幂律指数 $\alpha$。