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基于Chiral核相互作用的现实核方程态的暗物质混合中子星

高能天体物理现象 2025-05-29 v2 广义相对论与量子宇宙学 核理论

摘要

我们研究暗物质对中子星结构属性的影响。特别是,我们探讨了暗物质组成如何影响中子星的质量-半径关系、最大质量值以及其他星体属性。为了模型化普通物质,我们采用了基于Brueckner-Hartree-Fock量子多体方法,从两个体和三个体核相互作用(源自手续有效场论)获得的β\beta稳定核物的领先方程态。暗物质组成被建模为一种非自我湮灭的12\frac{1}{2}自旋费米子系统,温度为零,其方程态为理想相对论费米气。我们通过求解包含两种理想流体仅通过引力相互作用的Tolman-Oppenheimer-Volkoff方程的普遍化来计算这些暗物质混合中子星(DANS)的平衡配置。我们发现, Depending on the dark matter particle mass mχm_\chi,可以出现某种意义上的相反作用。当 mχ=1GeVm_\chi = 1\, \mathrm{GeV} 时,星体引力最大质量 MmaxM_{max} 降低;而当 mχ=0.1GeVm_\chi = 0.1\, \mathrm{GeV} 时,MmaxM_{max} 相对于普通中子星的最大质量而言呈上升趋势。我们还表明,暗物质的存在对普通物质流中质子分数的间接可观测效应显著,且在 mχ=1GeVm_\chi = 1\, \mathrm{GeV} 时,导致直接URCA过程及快速星体冷却的阈值引力质量 MtotdurcaM_{tot}^{durca} 降低。最后我们研究了暗物质混合中子星相对于径向扰动的稳定性。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.19251,
  title  = {Dark matter admixed neutron stars with a realistic nuclear equation of state from chiral nuclear interactions},
  author = {Domenico Scordino and Ignazio Bombaci},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.19251},
  year   = {2025}
}

备注

Final version accepted for publication