中子星核心中的玻色-爱因斯坦气体暗物质及其对引力波观测的影响
广义相对论与量子宇宙学
2026-03-13 v2
摘要
我们在一般相对论双流体框架内研究了包含玻色-爱因斯坦气体（BEC）形式暗物质（DM）的中子星。该框架中，核成分与暗成分仅通过引力相互作用。采用真实的核物质状态方程（EOS），包括 APR4、MPA1 和 SLy，我们构建了平衡配置并计算了质量-半径关系、洛伊兹数以及无量纲洛伊兹形数。我们量化了 BEC 暗组成分如何修改中子星的质量- 关系，这与引力波观测相关，发现随着暗物质质量分数增加，中子星的最大质量、半径和洛伊兹形数普遍减小。通过将理论的质量- 曲线与来自 GW170817 的无 EOS 后验分布进行比较，我们以条件方式评估了使特定核 EOS 与观测潮汐约束一致所需的暗物质分数；例如，在假设 APR4 描述核物质且 GW170817 的成分为暗物质混合中子星的前提下，我们的研究偏好暗物质分数约为几百分之一，而较硬的 EOS 则需要更大的分数才能实现类似的一致性。此解释假设脉冲波形充分地由潮汐形数来表征，因而应视为结构性而非暗物质的直接探测。我们还考察了 BEC 部门中的有限温度效应，发现对于中等暗物质分数，温度对混合配置的稳定性和潮汐特性影响微乎其微。我们的结果表明，即便是较小的 DM 混合也能影响中子星的结构和潮汐可观测量，凸显了在多信使密集约束下考虑非标准物质组成的重要性。
引用
@article{arxiv.2506.22353,
title = {Bose-Einstein Condensate Dark Matter in the Core of Neutron Stars: Implications for Gravitational-wave Observations},
author = {Samanwaya Mukherjee and P. S. Aswathi and Chiranjeeb Singha and Apratim Ganguly},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22353},
year = {2026}
}