用非弹性暗物质加热中子星

中子星可以提供关于暗物质性质的新见解，因为这些致密天体非常高效地捕获暗物质粒子。最近已表明，暗物质捕获过程中的能量转移可导致中子星显著加热，这或许能被即将到来的红外望远镜观测到。我们在非弹性暗物质的背景下考察这种加热，对于非弹性暗物质，当动量转移相比于暗物质态之间的质量分裂较小时，传统基于核反冲的直接探测实验中的信号被高度抑制。中子星允许大得多的质量分裂下的非弹性散射，因为暗物质粒子在落入过程中被加速到接近光速。使用费米子暗物质非弹性散射的有效算符方法，我们表明，观测到一颗非常冷的中子星将导出对相互作用强度非常严格的限制，在大多数情况下远强于地球上任何现有或未来的直接探测实验。这既适用于弹性散射，也适用于质量分裂高达 $\sim 300 MeV$ 的非弹性散射。