基于中子星温度探讨暗 sector 参数

近来，利用中子星（NS）作为暗物质（DM）探针已获得广泛关注，无论是通过DM湮灭加热还是其在DM存在下的稳定性。本工作中，我们研究暗 sector 中受U(1)_{X}荷电的自旋-1/2费米子DM $\chi$。U(1)_{X}规范群的 massive 规范玻色子 $V$ 可在NS中由DM湮灭产生。尽管 $V$ 与标准模型（SM）粒子耦合极小，其产生后可在逸出NS前衰变为SM粒子。因此，我们系统研究了 $\chi\bar{\chi}\to2V\to4{\rm SM}$ 作为一种新的NS加热机制，补充 $\chi\bar{\chi}\to2{\rm SM}$ 及DM-重子散射的动力学加热。亦考虑了由 $\chi V$ 散射引起的自俘获。我们假设 $V$ 与SM规范玻色子间同时存在动力学与质量混合项的一般框架，这使得即便 $m_V\ll m_Z$ 时 $V$ 与SM费米子间也存在矢量与轴矢量耦合。值得注意的是，当粒子以相对论性散射时，轴矢量耦合的贡献不可忽略。我们指出，上述DM诱导NS加热的方法在近期分析中尚未被采用。文中亦讨论了未来望远镜对上述效应对NS表面温度的可探测性。