SuperRad：黑洞超辐射引力波波形建模
广义相对论与量子宇宙学
2023-05-03 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
摘要
黑洞超辐射的引力特征是对弱耦合于普通物质的超轻粒子的独特探测手段。若存在超轻玻色子，则尺寸与玻色子康普顿波长相当的自旋黑洞将发生超辐射不稳定，形成振荡云、使黑洞自旋下降，并在此过程中辐射引力波。然而，最大化观测此类信号的机会，或在无信号时对这类粒子的存在施加最强约束，需要精确的理论预言。本工作中，我们引入一种新的引力波波形模型 SuperRad，通过结合相对论 regime 下的数值结果与基于解析估计标定的拟合，对这类云的动力学、振荡频率与引力波信号进行建模，覆盖具有最低两个方位角数（m = 1 和 2）的超轻标量云与矢量云的整个参数空间。我们给出了玻色子云耗散过程中引力波频率演化的新计算，包括使用完全广义相对论方法量化更近似处理的误差。最后，作为首个应用，我们评估了对大质量黑洞双星并合遗迹周围超轻矢量云开展后续引力波搜寻的可行性。我们表明，LISA 或许能够借助后续引力波搜寻探测 1×10^{-16} eV 至 6×10^{-16} eV 范围内的矢量质量。
引用
@article{arxiv.2211.03845,
title = {SuperRad: Modeling the black hole superradiance gravitational waveform},
author = {Nils Siemonsen and Taillte May and William E. East},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.03845},
year = {2023}
}
备注
22 pages, 15 figures, code repository: www.bitbucket.org/weast/superrad , updated to match PRD version