非平稳引力波背景的首个上限及其对高红移二进制黑洞合并率的影响
高能天体物理现象
2026-05-18 v2 宇宙学与河外天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
高红移合并率和质量分布提供了直接探测区分astrophysical黑洞 (ABHs) 和原始黑洞 (PBHs) 的手段，这可通过随机引力波背景 (SGWB) 来研究。传统分析仅基于功率谱，在假设非偶发的高斯分布时，对底层源 Population 的性质受到限制。然而，近期研究表明，SGWB 预计为非偶发且非高斯的，这导致引起取决于高红移合并率和质量分布的非零谱相关性。在本工作中，我们对 LIGO--Virgo--KAGRA 联合实验在第三和第四个观察运行的第一部分期间的数据进行 SGWB 的谱协方差分析。我们的分析表明，当前谱相关性与非平稳噪声相符，未检测到信号，仅在 20 Hz 至 100 Hz 频率范围内提供上限。该谱相关性的上限转化为质量分布相关的 PBH 合并率上限。这提供了对 PBH 在高红移处合并率的严格上限，从而对 PBH 形成场景施加了约束。值得注意的是，未来若能探测到此信号，将为使用引力波探测高红移黑洞 Population 提供了新的途径。
引用
@article{arxiv.2511.03262,
title = {The First Upper Bound on the Non-Stationary Gravitational Wave Background and its Implication on the High Redshift Binary Black Hole Merger Rate},
author = {Mohit Raj Sah and Suvodip Mukherjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.03262},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 10 figures. Accepted for publication in PRD