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原初黑洞在引力波成团性中的特征信号

宇宙学与河外天体物理 2023-08-22 v2

摘要

原初黑洞(PBHs)的可能存在是现代宇宙学中的一个开放问题。在检验该问题的探测手段中,来自其并合的引力波(GW)构成了一种强有力的工具。在这项工作中,我们研究了恒星质量PBH双星如何影响未来GW巡天中对并合事件成团性的测量。我们考虑了在早期和晚期宇宙中形成的PBH双星,并表明它们引入的功率谱修正可以在2σ3σ\sim 2\sigma-3\sigma(取决于某些假设)的置信度下被探测到,只要PBH并合至少占所探测事件总数的60%\sim 60\%。通过加入与星系巡天的交叉关联,这一阈值降低到40%\sim 40\%。在GW源红移测定较差的情况下,约束退化约2倍。假设一个PBH并合率的理论模型,我们可以将我们的结果转化为对PBH中暗物质 fraction fPBHf_{\rm PBH} 的约束。最后,我们进行了贝叶斯模型选择预测,并确认我们所发展的分析若能在考虑模型不确定性的情况下探测到fPBH104103f_{\rm PBH}\sim 10^{-4}-10^{-3}30M\sim30M_\odot PBHs,则能够探测到它们,从而与其他探测手段具有竞争力。

关键词

引用

@article{arxiv.2306.03087,
  title  = {Signatures of primordial black holes in gravitational wave clustering},
  author = {Sarah Libanore and Michele Liguori and Alvise Raccanelli},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2306.03087},
  year   = {2023}
}

备注

41 pages, 17 figures, 4 tables. Accepted for publication on JCAP