O esgotamento irreversível dos picos de matéria escura por inspirações de proporção de massa extrema

Foi amplamente previsto que picos densos de matéria escura em torno de buracos negros massivos produziriam defasamento de ondas gravitacionais em espirais de proporções de massa extremas que são potencialmente observáveis ​​pelo LISA. Foi amplamente previsto que picos densos de matéria escura em torno de buracos negros massivos (MBHs) produziriam defasagem de ondas gravitacionais em inspirais de razão de massa extrema (EMRIs) que são potencialmente observáveis ​​pelo LISA.

Mostramos que os EMRIs, os próprios objetos usados ​​para sondar esses picos, também os destroem. Combinando modelos Fokker-Planck de aglomerados de estrelas nucleares com simulações pós-newtonianas de três corpos de encontros de matéria escura EMRI, demonstramos que repetidos estilingues gravitacionais ejetam irreversivelmente partículas de matéria escura do cone de perda.

Para MBHs em $z = 3$ com massas $\lesssim 10^5 \, M_\odot$, mesmo taxas conservadoras de EMRI de $\mathcal{O}(1-10) \, \mathrm{Gyr}^{-1}$ são suficientes para esgotar a densidade de pico em ordens de magnitude. Para taxas mais realistas de $\mathcal{O}(100-300) \, \mathrm{Gyr}^{-1}$, o intervalo de massa se estende até $\lesssim 10^6 \, M_\odot$.

Como resultado, a defasagem das ondas gravitacionais esperada de tais sistemas é bastante reduzida, estreitando as perspectivas de detecção de DM através deste canal. Somente sistemas pesados, com alto redshift e taxas de EMRI suficientemente baixas - por exemplo, um $\sim 10^6 \, M_\odot$ MBH em $z \gtrsim 5$ com $\lesssim 100$ EMRIs por Gir - podem induzir defasagem que excede um radiano.

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