被标量场云环绕的双黑洞并合引力波：数值模拟与观测含义

我们展示了双黑洞（BBH）并合的引力波观测如何能够约束可能环绕它们的、由质量 $\tilde{\mu}$ 和强度 $\phi_0$ 参数化的标量场云的物理特征。我们数值研究了处于此类云中的等质量、非自旋 BBH 系统的旋进，特别关注其并合-铃宕阶段发出的引力波信号。这些波形清晰地揭示，更大的 $\tilde{\mu}$ 或 $\phi_0$ 值会导致标量场-BBH 铃宕信号的振幅和频率发生更大的变化。我们展示了标量场-BBH 的数值波形可被建模为啁啾正弦高斯（chirping sine-Gaussian），其匹配度超过 95%。这一观测使得人们能够采用计算昂贵的贝叶斯研究来估计此类双星的参数。使用我们的啁啾正弦高斯信号模型，我们确定，在 450 Mpc 距离上观测 BBH 并合，将允许在具有 Advanced LIGO/Virgo 型灵敏度的单探测器中，以 90% 或更高的置信度，在任何固定的 $\tilde \mu \in [0.3,0.8]$ 值下，将无任何标量场的 BBH 与具有场强 $\phi_0 \gtrsim 5.5\times 10^{-3}$ 的 BBH 区分开来。这为通过 BBH 并合的引力波观测来确定或约束超轻玻色子质量的可能性提供了希望。