含暗物质的致密星的全面研究

我们对混合了非自湮灭自相互作用费米子暗物质的致密星进行了全面研究，通过平滑匹配低密度手征有效理论和高密度微扰QCD获得的中子星物质的两个极限参数化状态方程，描绘了对核物质状态方程的依赖性。这两种参数化是多种平滑状态方程的极限情况，即无相变的最软和最硬情况，它们产生的质量和半径与2M$_\odot$观测结果和GW170817的潮汐约束相容。通过对可能的稳定质量-半径配置进行详尽分析，我们确定了质量和半径与上述天体物理约束相容的恒星中包含的暗物质数量。我们发现，对于十分之几GeV的暗粒子质量，暗核心坍塌，并且对于这两种极限普通物质状态方程未找到稳定解。对于较低的质量，暗物质比例被限制在10%以内，对于极限软核状态方程，质量在0.1至10 GeV范围内时最多为1%。对于极限硬核状态方程，暗物质比例可达到10%以上，但弱自相互作用情况下的暗粒子质量被限制在0.3 GeV和10 GeV，而强自相互作用情况下必须至少为5 GeV。对于低于0.1 GeV的暗粒子质量，稳定的致密星配置应包含少于1%的自相互作用暗物质，以与所研究的两种极限普通物质状态方程的GW170817潮汐形变约束相容。