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Postmerger:二元中子星引力波背景的新型且占主导地位的贡献

高能天体物理现象 2025-06-19 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

二元中子星的轨道合并与合并产生的随机引力波背景 (SGWB) 传统上假设合并后立即坍缩为旋转黑洞。虽然对最重的二元体此假设合理,但一般情况并非如此,因为合并残留物可存活数百毫秒且辐射的能量显著大于整个轨道相互作用期间失散的能量。为计入 SGWB 的此额外贡献,我们考虑一种包含轨道相互作用与合并后辐射的波形模型。我们首次展示,对于一大组与观测限制相容的参数化方程态 (EOSs),在 12kHz1-2\,{\rm kHz} 频段存在显著的谱能量,其特征与轨道相互作用相关联,导致无量级引力波能量密度 ΩGW1010109\Omega_{\rm GW} \simeq 10^{-10}-10^{-9}。我们讨论了第三代探测器如 Einstein Telescope 和 Cosmic Explorer 对 SGWB 检测灵敏度的提升,并展示其取决于前景二元体的信噪比与残留物存活时间。有趣的是,即便未探测到 SGWB 高频段,也可提供有关残留物存活时间的宝贵约束,从而为合并后动力学及核物质方程态提供新视角。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.20877,
  title  = {Postmerger: a new and dominant contribution to the gravitational-wave background from binary neutron stars},
  author = {Léonard Lehoucq and Irina Dvorkin and Luciano Rezzolla},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.20877},
  year   = {2025}
}

备注

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