锐化引力波波形中的暗物质特征 II：使用 NbodyIMRI 代码的数值模拟
广义相对论与量子宇宙学
2025-10-10 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
未来的引力波天文台可以通过探测由暗物质过密区引起的双黑洞合并波形中的相位偏移来探索暗物质。这种探测取决于对中等质量比和极端质量比旋近中由暗物质对次级致密天体产生的动力学摩擦的精确建模。在本文中，我们介绍了 NbodyIMRI，这是一个新发布的公开代码，旨在模拟冷暗物质“尖峰”内的双星系统。利用更多的粒子数和更精细的时间步长，我们验证了标准动力学摩擦表述的适用性，并准确确定了在各种质量比下能够与致密天体发生有效散射的粒子的最大影响参数。我们还表明，除了由动力学摩擦引起的反馈外，暗物质还通过由双星随时间变化的势能驱动的“搅动”效应进行演化。我们引入了一种简单的半解析方案来考虑这一效应，并证明包含搅动效应往往会减缓暗物质耗尽的速度，从而增强暗物质对双星动力学的影响。
引用
@article{arxiv.2402.13762,
title = {Sharpening the dark matter signature in gravitational waveforms II: Numerical simulations with the NbodyIMRI code},
author = {Bradley J. Kavanagh and Theophanes K. Karydas and Gianfranco Bertone and Pierfrancesco Di Cintio and Mario Pasquato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.13762},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 9 figures + appendices. Companion paper to "Sharpening the dark matter signature in gravitational waveforms I: Accretion and eccentricity evolution" (arXiv:2402.13053). NbodyIMRI code available here: https://github.com/bradkav/NbodyIMRI