中子星并合中的致密暗物体
高能天体物理现象
2023-10-13 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
我们估算了双中子星（NS）并合后致密暗物体的长时引力波（GW）辐射。我们考虑最初居于中子星中心、可能由自相互作用暗物质（DM）构成的致密暗物体。通过将致密暗物体近似为试验粒子，我们用三维相对论模拟对承载 DM 成分的中子星双星并合进行建模。模拟结果表明，DM 成分保持引力束缚，并在并合遗迹内以通常几 km 的轨道间距绕转。DM 成分随后的轨道运动产生频率在几 kHz 范围内的 GW 信号。在考虑一系列不同双星质量与高密度状态方程（EoS）时，我们发现绕转 DM 成分的 GW 频率随中子星紧致度缩放。类似地，我们发现 DM GW 频率与星体流体的主导并合后 GW 频率或量化双星旋进中 EoS 效应的潮汐形变性之间存在关系。因此，对这些量的测量可用于确定 DM 的 GW 辐射频率范围。在仅 GW 反作用为相关耗散过程的假设下，依 DM 成分质量不同，GW 信号可能持续数秒至数年。我们估算了 GW 信号的可探测性，发现仅当暗物体质量约为 0.01 至 0.1 M_sun 时，NS 并合中的 DM 成分才可能被现有及规划中的 GW 仪器探测到。我们强调，GW 辐射受遗迹寿命限制。形成的黑洞将立即吞没 DM 物体，因其轨道小于黑洞的最内稳定圆轨道。
引用
@article{arxiv.2012.11908,
title = {Compact Dark Objects in Neutron Star Mergers},
author = {Andreas Bauswein and Gang Guo and Jr-Hua Lien and Yen-Hsun Lin and Meng-Ru Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.11908},
year = {2023}
}
备注
17 pages, 17 figures, accepted for publication in Phys. Rev. D