通过引力波天文学探测黑洞腈模来探索宇宙弦

黑洞是爱因斯坦场方程最简单的解，因不发光，其观测一直是研究者的主要挑战之一。然而，2015年LIGO发现二进制黑洞(BBH)，随后记录了超过300个BBH，为探索致密天体及新物理提供了新视角。引力波( GW)仍是观测BBH、暗物质及宇宙弦的显著且精确的方法。宇宙弦——尚未被观测到的假设性一维拓扑缺陷，已提出多种探测方法，包括粒子辐射、引力波和引力透镜效应。本文提出一种新框架，通过将其建模为非旋转黑洞时空中的扰动，聚焦其对腈模( QNM)谱的影响。我们的数值模拟确定了扰动强度下限：对无电荷弦为 $\lambda \sim 10^{-10}$，对带电荷弦为 $\lambda \sim 10^{-7}$，低于此阈值则在QNM信号中难以观测到宇宙弦效应。通过分析特征值分裂与中心，我们表明宇宙弦的特性为GW信号赋予独特且可检测的特征。我们的结果表明，QNM分析是约束或检测宇宙弦的强大替代性观测策略，并提供了一种逆方法，用于估算弦的能量或电荷。随着LIGO技术升级及多信使天文学的发展，这些发现凸显了探测宇宙弦的新潜力。