通过脉冲星计时与引力波信号探测一阶相变起源的原初黑洞
高能物理 - 唯象学
2023-07-13 v2 高能天体物理现象
摘要
本工作中，我们评估了脉冲星计时阵列（PTA）测量对点状原初黑洞（PBHs）的探测灵敏度，此类PBHs具有扩展质量分布，起源于暗一阶相变（FOPT）期间被困在假真空泡内的不对称U(1)暗费米子聚集所形成的坍缩费米球。PBH形成情景主要由暗不对称、FOPT强度、FOPT速率和渗透温度表征。同时，对于位于范围内的目标PBH质量，PTA测量的相关信号是由于穿越的PBHs对脉冲星引起的速度变化所导致的计时信号中的多普勒相移。取暗不对称参数为和，我们发现0.1–10 keV范围内的渗透温度、高于渗透时哈勃参数倍的FOPT速率，以及范围内的FOPT强度，可产生能被类SKA的PTA观测所探测的PBHs。另一方面，来自FOPT的伴随引力波（GW）信号可用作互补探测手段，前提是峰值频率位于 Hz范围内，且峰值GW丰度高于搜寻随机引力波的脉冲星计时观测所对应的峰值积分灵敏度曲线。在基本层面，暗标量场四次有效势可触发FOPT。通过参数扫描，我们获得了可引发能被SKA通过脉冲星计时与GW观测所探测的FOPT情景的有效势类别。
引用
@article{arxiv.2304.10084,
title = {Probing primordial black holes from a first order phase transition through pulsar timing and gravitational wave signals},
author = {Jan Tristram Acuña and Po-Yan Tseng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.10084},
year = {2023}
}
备注
40 pages, 8 figures. Major revisions include: updated results, with no significant changes to the conclusion, to account for the dependence of certain quantities to the FOPT strength normalized with respect to the dark sector radiation density; incorporated additional references; fixed typos