Scalar wave dark matter imprints on binary black hole mergers: dependence on field mass and density

暗物质的存在已被星系旋转曲线、引力透镜和宇宙学观测广泛支持，但其微观本质仍未知。引力波为探测黑洞强引力环境提供了新途径，而具有宏观波动特性的超轻标量场可在孤立或双黑洞周围形成致密暗物质结构。

本报告将利用数值相对论方法，研究在标量暗物质环境中双黑洞并合的动力学行为，考察黑洞质量比、标量场质量及初始密度对轨道演化、引力波辐射和并合残余的影响。研究发现，标量场可显著改变旋进与并合动力学，并通过差异吸积改变有效质量比；

标量场质量影响能量、角动量和线动量的传输以及场的传播与局域化；对于质量不等的双黑洞系统，标量场可显著增强或抑制最终反冲速度。

该结果为未来地面和空间引力波观测限制标量暗物质环境及超轻玻色子性质提供理论依据。

张玉鹏，兰州大学物理学院青年研究员、博士生导师，主要从事引力波与数值相对论、黑洞及玻色星物理研究，重点关注玻色星、标量毛黑洞和标量云环境下双黑洞的动力学。基于数值相对论与动态时空测地线方法，揭示玻色星塌缩和迁移中的轨道响应及黑洞阴影形成机制；

通过全非线性演化研究黑洞动态标量化、轴子毛形成及超辐射不稳定性；发现高密度标量环境可加速双黑洞并合，并产生近千公里每秒的反冲速度。已在PRD、PRR、JHEP、EPJC等期刊发表SCI论文40余篇。

主持国家自然科学基金面上项目、青年项目（C类）及中国博士后科学基金项目，参与国家重点研发计划引力波专项。