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绕银心超大质量黑洞Sgr A$^{\star}$运行的偏心率原初黑洞种群的引力波

星系天体物理 2024-02-20 v2

摘要

原初黑洞(PBH)据信形成于极早期宇宙,已被提出作为可行的暗物质候选者。本工作中,我们刻画了绕银河系中心(GC)超大质量黑洞Sgr A^{\star}运行的PBH种群预期的引力波(GW)辐射,并评估了规划中的星载干涉仪LISA和提出的下一代星载干涉仪μ\muAres对信号的探测能力。假设PBH确实构成了允许存在于S2星轨道内的全部弥散质量,我们在进一步假设单色质量函数和热能化偏心率分布下,计算了来自可分辨与不可分辨源的期望引力波信号的上限。通过与我们假设PBH作圆周轨道的先前工作比较,对1 M_{\odot}的PBH,我们展示了在10年数据流中来自高次谐波的引力波信号如何使LISA可探测几率提升至六倍,从圆周情形的10%\approx 10\%增至60%\approx 60\%,而在我们20%20\%的模拟种群中可识别多个源。由所有不可分辨源叠加而成的背景信号,应必然可探测,这得益于具有更高偏心率并在两体弛豫下演化的PBH。对于μ\muAres,因其在μ\muHz频带改进的灵敏度,绕Sgr A^{\star}运行的PBH整个种群的三分之一将被分辨。其余不可分辨源的背景噪声也应可探测。最后我们给出了不同PBH质量下的结果。

关键词

引用

@article{arxiv.2303.12868,
  title  = {Gravitational waves from an eccentric population of primordial black holes orbiting Sgr A$^{\star}$},
  author = {Stefano Bondani and Matteo Bonetti and Luca Broggi and Francesco Haardt and Alberto Sesana and Massimo Dotti},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2303.12868},
  year   = {2024}
}

备注

11 pages, 9 figures