引力波观测站中原始黑洞及其仿冒者的探测

原始黑洞 (PBHs) 的发现将标志着重大突破，具有对早期宇宙宇宙学、基本物理以及暗物质本质的深远影响。引力波观测最近成为测试 PBHs 是否存在及其性质的强大工具，因为这些天体在引力波形成式中留下独特的痕迹。值得注意的是，已知的天体物理过程无法形成亚太阳质量的黑洞，这使得其发现成为新物理的引人注目的信号。除了 PBHs，我们还考虑其他异星质子 (ECO) 候选者，如奇异夸克星和玻色星，这些天体可以产生类似的引力波信号并可能仿冒 PBHs。本文我们采用费舍尔矩阵方法探索广泛的参数空间，包括二元质量、自旋以及各种核和夸克物质方程状态。我们的目标是评估下一代引力波探测器——具体而言是 Cosmic Explorer 和 Einstein Telescope——区分 PBHs 与 ECOs、恒星质子和中子星的能力。我们计算了在各种观察情景下，能够进行亚太阳质量或潮汐效应可置信 ($\geq 3\sigma$) 检测的最大亮度距离，为 PBH 识别或排除提供了量化基准。我们的结果表明，下一代探测器将能够探测距离 $z \sim 3$ 的亚太阳质量 PBHs。对于质量可达 $M \lesssim 2 M_\odot$ 的更重对象，我们表明 PBHs 可通过其缺乏潮汐效应在 $z \sim 0.2$ 处与中子星区分。