来自超轻矢量玻色子的随机引力波背景的建模与搜寻

超轻玻色子在多种超越标准模型的暗物质候选者场景中被预言，可触发自旋黑洞周围的超辐射不稳定性。该不稳定性产生振荡的玻色子凝聚，随后通过发射近单色引力波而耗散。此类系统是当前与未来引力波探测器的有希望源。本工作中，我们考虑最小耦合的有质量矢量玻色子，其相比标量情形可产生显著更强的引力波信号。我们采用近期获得的引力波通量数值结果，以及包含孤立黑洞与双星并合遗迹的黑洞族天文模型，计算并详细研究这些源发射的随机引力波背景。利用贝叶斯框架，我们使用 Advanced LIGO 第一次与第二次观测运行的数据搜寻此类背景信号。我们未发现此类信号的证据。因此，在乐观假设孤立黑洞族的无量纲自旋分布在 $[0,1]$ 范围均匀时，结果允许我们在 95% 可信度下约束质量范围 $0.8\times10^{-13}\mathrm{eV}\leq m_b\leq 6.0\times10^{-13}\mathrm{eV}$ 内的最小耦合矢量场。在更悲观的假设下，只要黑洞无量纲自旋均匀分布的上界 $\gtrsim 0.2$，仍可分出围绕 $m_b\approx 10^{-13}\mathrm{eV}$ 的较窄范围。