致密星双星演化中暗物质动力学摩擦与引力波辐射的对比

具有特征轨道周期$\sim 0.1$天的致密星双星，其观测到的轨道周期衰减可通过真空中旋进双星的引力波辐射以极高精度解释。然而，双星的引力束缚能也受到一个通常被忽略的现象的影响，即暗物质动力学摩擦，它由双星组分与其各自暗物质引力尾迹的相互作用产生。该效应的程度取决于轨道周期和暗物质密度的局部值，进而取决于双星在银河系中的位置。我们评估了三种不同暗物质轮廓产生的暗物质动力学摩擦：Navarro-Frenk-White轮廓、非奇异等温球轮廓，以及基于自引力keV费米子的Ruffini-Argüelles-Rueda轮廓。我们首先证明，确实由于它们在银河系中的位置，对于已有轨道衰减测量结果的NS-NS、NS-WD和WD-WD双星，引力波辐射主导了暗物质动力学摩擦。然后，我们评估了暗物质动力学摩擦对双星演化的影响变得与引力波辐射相当或超过后者的条件。我们发现，例如对于位于0.1 kpc处的$1.3$--$0.2$ $M_\odot$ NS-WD、$1.3$--$1.3$~$M_\odot$ NS-NS和$0.25$--$0.50$~$M_\odot$ WD-WD双星，在NFW轮廓中，这发生在约20--30天的轨道周期，而在RAR轮廓中，则发生在约100天。对于更靠近银河系中心的距离，暗物质动力学摩擦效应增强，上述临界轨道周期变得有趣地更短。最后，我们还分析了暗物质动力学摩擦导致轨道展宽而非轨道衰减的系统参数。以上所有结果意味着，在致密星双星中对这一效应进行直接或间接的观测验证，可能会对暗物质的性质及其在银河系中的分布施加很强的约束。