深入巢穴：暗物质的引力波特征
广义相对论与量子宇宙学
2015-06-15 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
暗物质 (DM) 的本质和属性是物理学中亟待解决的两大问题。除了在晕 (halos) 中聚集外，引力的普适性意味着自引力致密暗物质构型可能遍布整个宇宙。这些天体物理特征可用于探测基础粒子物理，甚至为活动星系核中的致密天体提供另一种描述。在此，我们讨论剖析这些构型最有前景的工具：致密恒星级物体的旋进 (inspiral) 及其随后的引力波辐射。该“测试探针”的向内运动编码了关于中心超大质量暗物质构型本质的独特信息。当探针穿过某些致密暗物质分布时，我们表明在牛顿近似下，旋进的准绝热演化主要由小致密物体对暗物质的吸积和动力学摩擦驱动，而非引力波辐射反作用。这些效应使轨道圆化，并在晚期发射的引力波上留下独特的印记。当吸积占主导时，旋进最后阶段产生的引力波信号的频率和振幅几乎恒定。在外区，我们研究了一个相对论模型，其中旋进由引力波和标量波的发射驱动。每当轨道频率与暗物质粒子质量匹配时，能流中就会出现共振，这些共振对应于中心物体准正则频率 (quasinormal frequencies) 的激发。出乎意料的是，这些共振可能导致相对于标准旋进模板的巨大去相 (dephasing)，以至于阻碍匹配滤波技术的探测。我们讨论了这些效应对引力波探测的一些观测后果。
引用
@article{arxiv.1302.2646,
title = {Into the lair: gravitational-wave signatures of dark matter},
author = {Caio F. B. Macedo and Paolo Pani and Vitor Cardoso and Luis C. B. Crispino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.2646},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 6 figures. Abstract abridged. v2: Sections 1 and 2 improved. Version to be published in the ApJ