利用引力波测量黑洞双星系统的暗物质环境
广义相对论与量子宇宙学
2022-04-04 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
在天体物理起源和原初起源黑洞的形成与生长过程中，其周围会形成巨大的暗物质超密区。这种“暗物质外衣”不可避免地影响双星系统的动力学演化，并导致引力波波形产生相位偏移，未来可由干涉仪探测。本文中，我们引入一个新的解析模型，用于在存在演化暗物质分布的情况下快速计算引力波波形。随后，我们提出一项贝叶斯分析，以确定何时能将带有暗物质外衣的黑洞双星与真空广义相对论 (GR-in-vacuum) 中的双星区分开来，以及其参数能被多精确地测量，并确定它们需要多近才能被计划中的激光干涉空间天线 (LISA) 探测到。我们表明，对于大范围的模型参数，LISA 能够明确区分暗物质外衣与标准双星，并表征天体物理黑洞和原初黑洞周围的暗物质环境。我们的方法可推广用于评估引力波物理中其他环境效应的探测、分类与表征前景。
引用
@article{arxiv.2108.04154,
title = {Measuring the dark matter environments of black hole binaries with gravitational waves},
author = {Adam Coogan and Gianfranco Bertone and Daniele Gaggero and Bradley J. Kavanagh and David A. Nichols},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.04154},
year = {2022}
}
备注
16 pages + 3 appendices, 8 figures. Code available online at https://github.com/adam-coogan/pydd . v2: Matches version published in PRD