纳赫兹引力波对超轻暗物质的约束

我们研究了超轻暗物质（ULDM）对超大质量黑洞（SMBH）并合以及由此产生的随机引力波背景的影响。ULDM 基于极轻的粒子，形成具有致密中心孤子的星系晕。这增加了双体 SMBH 所受的阻力，缩短了并合时间，并可能抑制低频处的双体引力辐射。我们开发了 SMBH 双体在 ULDM 晕中衰变的半解析模型，并利用当前的脉冲星计时阵列（PTA）测量来约束 ULDM 粒子质量及其对宇宙暗物质含量的分数贡献。我们发现 ULDM 粒子质量的中位数为 $7. \times 10^{-22}$ eV，并表明标度关系显示阻力在相对较低的 ULDM 占比下仍然有效，这与模型的所有其他约束条件一致。因此，未来的脉冲星计时测量将成为探测 ULDM 对宇宙总暗物质含量贡献的敏感探针。