LIGO 能否探测非湮灭暗物质？

来自星系晕的暗物质若粒子重、稳定且与核子有相互作用，可在中子星中累积并将其转变为低于 2.5 $M_{\odot}$ 的黑洞。我们表明，对此类低质量黑洞并合引力波的未探测可约束非湮灭暗物质粒子与核子的相互作用。我们利用 LIGO O3 数据找到基准约束，即对于 $m_\chi\sim$ PeV 的玻色子暗物质（或若能 Bose 凝聚则 $m_\chi\sim$ GeV），$\sigma_{\chi n} \geq {\cal O}(10^{-47})$ cm$^2$；对于 $m_\chi \sim 10^3$ PeV 的费米子暗物质，$\geq {\cal O}(10^{-46})$ cm$^2$。这些界限依赖于 DM 参数的先验以及当前不确定的双中子星并合率密度。然而，到本十年末随着曝光量增加，LIGO 将探测到远低于中微子地板的交截面，并完全检验银河系中心缺失脉冲星的暗物质解释，展示了引力波探测器作为粒子暗物质探针的意外科学前景。