Measuring dark matter spikes around primordial black holes with Einstein Telescope and Cosmic Explorer
Notice bibliographique
Résumé
Future ground-based gravitational wave observatories will be ideal probes of the environments surrounding black holes with masses $1\ensuremath{-}10{M}_{\ensuremath{\bigodot}}$. Binary black hole mergers with mass ratios of order $q={m}_{2}/{m}_{1}\ensuremath{\lesssim}{10}^{\ensuremath{-}3}$ can remain in the frequency band of such detectors for months or years, enabling precision searches for modifications of their gravitational waveforms with respect to vacuum inspirals. As a concrete example of an environmental effect, we consider here a population of binary primordial black holes which are expected to be embedded in dense cold dark matter spikes. We provide a viable formation scenario for these systems compatible with all observational constraints and predict upper and lower limits on the merger rates of small-mass-ratio pairs. Given a detected signal of one such system by either Einstein Telescope or Cosmic Explorer, we show that the properties of the binary and of the dark matter spike can be measured to excellent precision with one week's worth of data, if the effect of the dark matter spike on the waveform is taken into account. However, we show that there is a risk of biased parameter inference or missing the events entirely if the effect of the predicted dark matter overdensity around these objects is not properly accounted for.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».