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arXiv 2201.11338gr-qchep-ph
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类轴子粒子来自黑洞自旋超辐射的约束

Constrains of the axion-like particle from black hole spin superradiance

Lei-dong Cheng, Hong Zhang, Shou-shan Bao

AI总结:

本文利用改进的超辐射公式和贝叶斯分析,通过黑洞自旋分布约束类轴子粒子质量,发现两个不依赖合并时间先验分布的偏好质量范围,并证实对合并时间积分可显著提升特定排除范围的证据强度。

摘要:

类轴子粒子的质量可以通过观测到的黑洞自旋分布来约束。在这项工作中,我们使用最近改进的超辐射公式更新了先前的计算,该公式准确得多。同时利用贝叶斯分析仔细研究了合并时间尺度的影响。在对合并时间 $τ_\mathrm{M}$ 进行积分后,我们发现了两个受偏好的质量范围:$7.94\times10^{-13}~\text{eV}\leqμ\leq8.71\times10^{-13}~\text{eV}$ 和 $1.44\times10^{-12}~\text{eV}\leqμ\leq1.74\times10^{-12}~\text{eV}$。这两个受偏好的范围不依赖于 $τ_\mathrm{M}$ 的先验分布。我们还发现,在固定 $τ_\text{M}$ 的分析中被排除的 $-12.80\leq\log_{10}(μ/\text{eV})\leq-12.34$ 范围,其证据强度在对 $τ_\mathrm{M}$ 进行平均后可增加几个数量级。

英文摘要:

The mass of the axion-like particles could be constrained by the observed black hole spin distribution. In this work, we update the previous calculations using the recently improved superradiance formula, which is much more accurate. The effect of the merger time scale is also carefully investigated with Bayesian analysis. After integration of the merger time $τ_\mathrm{M}$, we find two favoured mass ranges $7.94\times10^{-13}~\text{eV}\leqμ\leq8.71\times10^{-13}~\text{eV}$ and $1.44\times10^{-12}~\text{eV}\leqμ\leq1.74\times10^{-12}~\text{eV}$ . These two favored ranges do not depend on the prior distribution of the $τ_\mathrm{M}$. We also find the strength of evidence for the range $-12.80\leq\log_{10}(μ/\text{eV})\leq-12.34$, which is excluded in the analysis with fixed $τ_\text{M}$, could increase by several orders of magnitude with $τ_\mathrm{M}$ averaged.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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