Asteroseismology 对暗物质相互作用的制约与线索

如果暗物质与原子核或电子发生相互作用，那么暗物质与恒星构成物的弹性碰撞会导致部分银河暗物质落入逃逸速度以下，成为引力束缚状态。对于不自行湮灭的非对称暗物质，大量积聚的暗物质可作为额外的热量传递源，改变星体的结构和演化。这些效应可通过 asteroseismology 来探测。本文通过数值模拟来演示这一效应。我们采用蒙特卡罗校准的热量传递计算，主要关注略高于太阳的恒星 convective core 的消失。我们使用来自相邻亚巨星星的 asteroseismological 数据，对暗物质-原子核和暗物质-电子相互作用设定了限制。更诱人的是，我们发现对于暗物质质量 $\lesssim 3.5$ GeV 且横截面 $\sigma_{\chi-e} \sim 10^{-34.5}$ cm$^2$ 的暗物质-电子相互作用，存在 $\gtrsim 4 \sigma$ 的偏好，尽管这与来自地球基于直接探测的限制处于强烈矛盾之中。