Methods and prospects for gravitational-wave searches targeting ultralight vector-boson clouds around known black holes
Notice bibliographique
Résumé
Ultralight bosons are predicted in many extensions to the Standard Model and are popular dark matter candidates. The black hole superradiance mechanism allows for these particles to be probed using only their gravitational interaction. In this scenario, an ultralight boson cloud may form spontaneously around a spinning black hole and extract a non-negligible fraction of the black hole's mass. These oscillating clouds produce quasi-monochromatic, long-duration gravitational waves that may be detectable by ground-based or space-based gravitational wave detectors. We discuss the capability of a new long-duration signal tracking method, based on a hidden Markov model, to detect gravitational wave signals generated by ultralight vector-boson clouds, including cases where the signal frequency evolution timescale is much shorter than that of a typical continuous wave signal. We quantify the detection horizon distances for vector-boson clouds with current- and next-generation ground-based detectors. We demonstrate that vector clouds hosted by black holes with mass $\ensuremath{\gtrsim}60{M}_{\ensuremath{\bigodot}}$ and spin $\ensuremath{\gtrsim}0.6$ are within the reach of current-generation detectors up to a luminosity distance of $\ensuremath{\sim}1\text{ }\text{ }\mathrm{Gpc}$. This search method enables one to target vector-boson clouds around remnant black holes from compact binary mergers detected by gravitational-wave detectors. We discuss the impact of the sky localization of the merger events and demonstrate that a typical remnant black hole reasonably well-localized by the current generation detector network is accessible in a follow-up search.
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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 | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 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 ».