原初黑洞暗物质尖峰产生的引力波
宇宙学与河外天体物理
2025-06-18 v2 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
摘要
LIGO–Virgo–KAGRA观测到的双黑洞合并的起源仍是一个悬而未决的问题。我们计算了星系中心超大质量黑洞（SMBH）周围密度尖峰中原初黑洞（PBH）的合并率。我们表明尖峰内的合并率与更宽的暗物质晕内的合并率相当。我们还计算了被密度尖峰容纳的PBH因引力波辐射而旋入其宿主SMBH所产生的极端质量比旋近（EMRI）信号。我们预测，如果全部暗物质由约 的PBH组成，LISA可能在4年观测运行中以信噪比阈值20探测到约 个此类EMRI。我们的速率不确定性来自暗物质尖峰中PBH相对于中心宿主SMBH的质量分数的不确定性，这定义了LISA可以约束的参数空间。
引用
@article{arxiv.2411.05065,
title = {Gravitational Waves from Primordial Black Hole Dark Matter Spikes},
author = {Wei-Xiang Feng and Simeon Bird and Hai-Bo Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.05065},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 3 figures, 1 table, plus Appendix (3 figures, 1 table); Extended discussion of detectable EMRIs in Section 6 with a new Table 1 using LISA sensitivity curve in Appendix E; results unchanged while a signal-to-noise-ratio threshold of 20 is assumed for EMRI detection; Figs.1,2 and 3 updated and minor typos corrected; version accepted for publication in the Astrophysical Journal