QCD轴子暗物质的一个独特多信使信号

我们提出一种基于黑洞-中子星双星旋进观测的QCD轴子暗物质多信使探测方案。研究表明，在中等质量黑洞（$10^{3}-10^{5} \mathrm{\,M_{\odot}}$）周围可能生长出致密的暗物质尖峰。此类尖峰的存在会产生两种独特效应：旋进期间引力波应变中的明显相移，以及在整个旋进与并合过程中中子星磁层内发生的共振轴子-光子转换所导致的射电辐射增强。值得注意的是，引力波信号的观测可用于推断暗物质密度，进而预测射电辐射。我们研究了LISA干涉仪与平方公里阵列等下一代射电望远镜的预计探测范围。对于给定的足够邻近的系统，此类观测将有可能在 $10^{-7}\,\mathrm{eV}$ 至 $10^{-5}\,\mathrm{eV}$ 质量范围内探测到QCD轴子暗物质。