来自小行星的重力梯度噪声

在引力波（GW）探测器中，附近大质量天体与测试质量的引力耦合无法被屏蔽，并在探测器中产生“重力梯度噪声”（GGN）。在本文中我们表明，对于任何在内太阳系使用本地测试质量的引力波探测器，来自 $\sim 10^5$ 颗内太阳系小行星群体运动产生的 GGN 构成引力波探测的一个不可约噪声基底，该噪声在低频处呈指数上升。这严重限制了在 $f_{\text{GW}} \lesssim (\text{few})\times 10^{-7}\,$Hz 频率下使用本地测试质量探测引力波的前景。在更高频率处，我们发现小行星 GGN 下降得足够快，使得探测成为可能；然而，现有小行星星表对小天体的不完备性使得在 $f_{\text{GW}}\sim \mu$Hz 附近这仍是一个开放问题，值得进一步研究。我们表明，放置于外太阳系的探测器网络在 $\sim 10\,$nHz 以上不会被该噪声淹没，并对能够克服本地测试质量在 $\sim 10\,$nHz-$\mu$Hz 频段引力波探测局限性的替代方案作出评述。