Первичные черные дыры субсолнечного пространства
tech-stories black-holes black-hole-physics primordial-black-holes gravitational-wave-astronomy high-redshift-astronomy black-hole-mergers black-hole-clustering pbh-mass-function

Первичные черные дыры субсолнечного пространства

3 сентября 2024 г.

Авторы:

(1) Антонио Риотто, Департамент теоретической физики, Женевский университет, набережная Ансермет, 24, CH-1211 Женева 4, Швейцария и Центр науки о гравитационных волнах (GWSC), Женевский университет, CH-1211 Женева, Швейцария;

(2) Джо Силк, Институт астрофизики, UMR 7095 CNRS, Университет Сорбонны, 98bis Bd Arago, 75014 Париж, Франция, Кафедра физики и астрономии, Университет Джонса Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, 21218, США, и Институт астрофизики элементарных частиц и космологии Бикрофта, Кафедра физики, Оксфордский университет, Оксфорд, OX1 3RH, Великобритания.

Аннотация и 1 Введение

2 Некоторые открытые вопросы

2.1 Какова распространенность ПГБ?

2.2 Каков эффект кластеризации PBH?

2.3 Какую часть наблюдаемых в настоящее время событий ГВ можно отнести к ПЧД?

2.4 Являются ли PBH темной материей?

3. Дорожная карта PBH

3.1 Слияния с высоким красным смещением

3.2 PBH-системы с субсолнечной энергией

3.3 Заполнение пробела в парной нестабильности с помощью PBH?

3.4 Эксцентриситет PBH, 3.5 Вращение PBH и 3.6 Будущие гамма-телескопы

4 Выводы и ссылки

3.2 PBH-системы с субсолнечной энергией

Обнаружение субсолнечных ЧД в компактном двойном слиянии рассматривается как один из неопровержимых признаков ПЧД. Действительно, ЧД астрофизического происхождения не ожидаются. Однако субсолнечный диапазон масс может быть заполнен другими компактными объектами, такими как нейтронные звезды, белые карлики или экзотические компактные объекты [51] (например, бозонные звезды [52]).

Сигнатуры GW любой популяции PBH ниже астрофизического производства обеспечивают мощное статистическое ограничение для любого солнечного или подсолнечного компонента, о чем свидетельствует резкое снижение, наблюдаемое в событиях 03. Конечно, могут быть редкие события, генерируемые солнечными или подсолнечными PBH, которые могут вносить вклад в DM на уровне O(10%). Поэтому одним из ключевых ингредиентов является различение PBH от других компактных объектов, например, с помощью измерений приливного разрушения и приливной деформируемости Λ. Недавний анализ показал, что для подсолнечных двойных нейтронных звезд проецируемые чувствительности O4 и O5 позволят измерить эффект приливного разрушения на форму волны в большой части пространства параметров, также ограничивая приливную деформируемость на уровне O(10%), тем самым исключая первичное происхождение двойных. Наоборот, для субсолнечных двойных PBH верхние границы приливной деформируемости, не зависящие от модели, могут исключить нейтронные звезды или более экзотических конкурентов. Предполагая, что события, подобные подпороговому кандидату SSM200308, сообщенному в данных LVK O3b, являются двойными PBH, прогнозируемая чувствительность O4 позволила бы исключить наличие приливных эффектов нейтронных звезд на ≈ 3σ C.L., тем самым укрепив гипотезу PBH. Будущие эксперименты приведут к еще более сильным (> 5σ) выводам о потенциальных открытиях такого рода, см. рис. 2.

ПЧД лунной массы, в которых в ходе исследования галактической балджа с помощью OGLE были зарегистрированы намеки на неучтенные события микролинзирования [53], могут быть достаточно многочисленными, чтобы с помощью детекторов будущего поколения можно было обнаружить близлежащие двойные звезды [54].

Эта статьядоступно на arxivпо лицензии CC BY 4.0 DEED.

Оригинал

Recent Post

Categories

PREVIOUS ARTICLE
NEXT ARTICLE