Résumé - Sous le titre "Chuchotements de l'Univers Primitif : L'Écroulement des trous noirs primordiaux"

Sous le titre "Chuchotements de l'Univers Primitif : L'Écroulement des trous noirs primordiaux"

2025-07-10 11:46:29

{"Chen Yuan","Zhen Zhong","Qing-Guo Huang"}

{astro-ph.CO,gr-qc,hep-th}

Ce document investigate le fond stochastique de موج gravitationnel (SGWB) généré par la phase de ronronnement des trous noirs primordiaux (PBHs) formés dans l'univers primitif. Le signal de ronronnement est indépendant du mécanisme de formation des PBHs, ce qui rend le SGWB résultant une sonde indépendante du modèle des PBHs. Les auteurs calculent numériquement l'onde de ronronnement et dérivent le SGWB correspondant. Ils montrent que de tels signaux pourraient être détectés par des futurs réseaux de timing des pulsars (PTA) pour des PBHs plus lourds que la masse solaire. De plus, ils évaluent le SGWB des mergers de PBH binaires et montrent qu'il se situe dans les bandes de sensibilité des interféromètres terrestres de prochaine génération tels que Cosmic Explorer et Einstein Telescope, suggérant une stratégie d'observation à plusieurs bandes pour explorer le scénario de matière noire en PBH. Les trous noirs primordiaux sont postulés pour avoir été formés dans l'univers primitif par des mécanismes tels que le collapsus gravitationnel des régions surdensées, les transitions de phase de premier ordre, ou le collapsus des cordes cosmiques. Une large gamme de scénarios cosmologiques prédit différents SGWB stochastiques associés à la formation des PBHs. Le signal de ronronnement est un sous-produit inévitable de la formation des trous noirs. Par conséquent, le SGWB de ronronnement est un outil potentiel pour la recherche des PBHs de manière indépendante du modèle. Les auteurs calculent le SGWB dû au ronronnement des PBH dans l'univers primitif et calculent également le SGWB des coalescences de PBH binaires. Ils discutent des implications astrophysiques avec les détecteurs GW futurs. Le SGWB généré par les coalescences de PBH binaires est montré à la Fig. 2. Ils trouvent que les binaries de PBH avec des masses allant de la masse solaire aux échelles de masse intermédiaires peuvent produire un SGWB qui se situe dans la gamme de sensibilité des détecteurs GW terrestres futurs tels que Cosmic Explorer (CE) et Einstein Telescope (ET). Cela permet une stratégie multibande prometteuse : les signaux de ronronnement pourraient être explorés par les PTAs dans la gamme de fréquence de sous-nanohertz à nanohertz, tandis que les signaux de merger correspondants pourraient être détectés à des fréquences plus élevées par les détecteurs terrestres. Les auteurs discutent également des contraintes sur l'abondance des PBH par les détecteurs GW futurs. Ils évaluent le rapport signal-bruit (SNR) du SGWB de ronronnement par les PTAs et calculent la limite supérieure de fpbh. Ils trouvent que SKA sera en mesure de contraindre les PBHs avec des masses allant de la masse solaire aux échelles intermédiaires jusqu'à fpbh ∼ O(0.1), fournissant une méthode alternative pour rechercher ou contraindre la population de PBH. Les auteurs mettent en avant le pouvoir du SGWB de ronronnement pour explorer l'existence et les propriétés des PBHs sur une large gamme de masses. La nature inévitable du SGWB de ronronnement le rend un outil unique pour la recherche des PBHs, indépendant des canaux de formation des PBHs.