由引力波观测约束不对称暗物质候选者的性质
广义相对论与量子宇宙学
2023-05-09 v1 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
摘要
某些类型的暗物质粒子由于长时间吸积而在中子星核心中积累，可能导致微型黑洞的形成。在此情形下，中子星失稳并内爆形成黑洞，而其质量并未显著增加。当该过程发生在并合双星中的中子星时，一颗或两颗星可能在并合前转变为黑洞。因此，在 的质量范围内，宇宙可能包含三类不同的致密双星族：仅含中子星的第一类、仅含黑洞的第二类，以及由一颗中子星和一颗黑洞组成的第三类混合族。然而，混合族不太可能出现，因为各种时间尺度使得两颗中子星要么都保留、要么在较短时间尺度内都坍缩。本文中，我们探讨了未来引力波探测器网络（包括 Advanced LIGO 与 Virgo 的升级版，以及 Cosmic Explorer 和 Einstein Telescope 等新设施，即 XG 网络）通过测量双星的有效潮汐形变能力（二进制黑洞为零，双中子星非零）来区分不同星族的能力。此外，我们表明观测不同星族的相对丰度可用于推断中子星内爆为黑洞的时间尺度，进而对暗物质的粒子性质给出约束。XG 网络将在 90% 可信区间内以 0.01 Gyr 的精度推断内爆时间尺度，并分别以 2 GeV 和 10 cm 的因子确定暗物质质量与相互作用截面。
引用
@article{arxiv.2210.15739,
title = {Constraining properties of asymmetric dark matter candidates from gravitational-wave observations},
author = {Divya Singh and Anuradha Gupta and Emanuele Berti and Sanjay Reddy and B. S. Sathyaprakash},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15739},
year = {2023}
}