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利用爱因斯坦望远镜探测的引力波条纹探查致密暗物质

宇宙学与河外天体物理 2020-06-05 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

与来自天体物理对象的电磁辐射不同,双星星体并合产生的引力波(GWs)具有更长的波长且相干。对于地基引力波探测器,当源与地球之间的透镜天体质量约为 1105M\sim 1-10^5M_\odot 时,由于啁啾波长与势垒(其史瓦西半径)的尺度相当,必须考虑衍射效应。波形因此会畸变呈条纹状。在本工作中,我们表明像爱因斯坦望远镜(ET)这样的第三代引力波探测器的信号将成为探查致密暗物质(CDM)或原初黑洞本质的确凿证据。当透镜质量较小时,透镜效应的探测变得更加困难。ET 比 LIGO 更灵敏,其约束可用于 CDM 质量 >5M>5M_\odot,而 LIGO 只能探测质量 >100M>100M_\odot。对于条纹的零搜寻,ET 一年的观测可在质量范围 MCDM=10M100MM_{\rm{CDM}}=10M_\odot-100M_\odot 内将 CDM 密度分数约束到 102105\sim10^{-2}-10^{-5}

关键词

引用

@article{arxiv.2001.07891,
  title  = {Probing compact dark matter with gravitational wave fringes detected by the Einstein Telescope},
  author = {Kai Liao and Shuxun Tian and Xuheng Ding},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2001.07891},
  year   = {2020}
}

备注

6 pages, 3 figures, accepted by MNRAS