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面向探测星质量双黑洞的空间脉臂干涉仪:检测数千个记忆信号

广义相对论与量子宇宙学 2025-10-13 v2 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

引力记忆效应表现出引力非线性、退化真空和渐近对称性;其探测被认为具有挑战性。我们提议利用空间脉臂干涉仪探测星质量双黑洞(BBHs)的记忆信号,这些信号通常由地面探测器所针对。以 DECIGO 探测器为例,预计在 5 年内检测到约 \sim2,036 个记忆信号(信噪比 >3>3)来自星质量 BBHs。仿真使用频域记忆波形进行直接信噪比估计。预测基于 GWTC-3 约束的 BBH population 模型(Power Law + Peak mass, DEFAULT spin, Madau-Dickinson merger rate)。分析使用保守的下限合并率并考虑轨道偏心率。高检测率源于 DECIGO 频段内强记忆信号以及星质量 BBHs 的丰富性。这种大量、保守的检测次数使记忆效应能够在基本物理和天体物理学中实现统计化应用。DECIGO 例证了空间干涉仪可能比其通常目标更好地探测来自较小质量双黑洞的记忆信号。频率较低的探测器预计将发现来自约 104M10^4 M_\odot 双黑洞的强记忆信号。

关键词

引用

@article{arxiv.2411.18053,
  title  = {Space-borne Interferometers to Detect Thousands of Memory Signals Emitted by Stellar-mass Binary Black Holes},
  author = {Shaoqi Hou and Zhi-Chao Zhao and Zhoujian Cao and Zong-Hong Zhu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18053},
  year   = {2025}
}

备注

10 pages. Accepted for publication in Chinese Physics Letters