基于 NICER 精确质量-半径测量的玻色子暗物质研究

我们结合中子星内部组成探测器（NICER）与 LIGO/Virgo 探测器的最新多信使观测，探讨中子星（NSs）内自相互作用玻色子暗物质（DM）的存在。玻色子 DM 以核的形式分布于 NS 内部，或以晕的形式环绕其外，从而形成 DM 混合中子星。我们关注由于 DM 模型参数与比例导致的混合天体可见半径与暗半径的变化。研究表明，DM 核的形成会降低可见半径与总质量，使其低于观测极限，而晕的形成则符合最新的质量-半径观测。此外，我们借助半径、最大质量与潮汐形变约束，考虑两种核物质状态方程，对玻色子 DM 模型参数空间进行扫描。我们的研究排除了一定范围的 DM 比例、自耦合常数与亚 GeV 玻色子质量，将累积的 DM 量限制为相对较低的数值以符合天体物理界限。本文引入对应于 DM 混合中子星的脉冲轮廓主要特征作为一种新的可观测物理量。我们发现脉冲轮廓中最小通量的深度关键取决于 NS 周围 DM 的量及其致密程度。当前/未来的天体物理任务可通过多次观测检验 NS 内 DM 存在的可能性，并打破不同情形间的简并。