来自M87星系引力子-光子转换的高频引力波约束

高频引力波，特别是在$f \gtrsim 10^{10}~\mathrm{Hz}$范围内，是探索标准模型之外物理的有力探针。由于在该频率范围内缺乏直接探测方法，可以寻求替代策略。一种有前景的方法涉及引力子在磁场存在下转换为光子，这一过程被称为逆Gertsenshtein效应。在本研究中，我们利用星系磁场和等离子体密度结构的现实模型，探索了在M87星系的磁场环境中发生的此类引力子-光子转换。我们利用M87从毫米波到TeV伽马射线的宽带电磁频谱，来搜寻来自引力子-光子转换的隐藏贡献。在受到良好约束的$10^{10}$-$10^{27}~\mathrm{Hz}$频率范围内，由于缺乏过量辐射，我们能够对引力波应变振幅$h_c$或谱能量密度$\Omega_{\mathrm{gw}} h^2$施加改进的界限。我们发现，来自M87的结果比基于银河系磁场考虑得出的现有界限要强得多，改进幅度根据频段不同从一到五个数量级不等，从而通过间接电磁信号增强了探测高频引力波背景的前景。