中子星并合中的轻标量粒子

由于其独特的多信使信号集合，中子星并合已成为研究超越标准模型(SM)的新物理的新环境。作为案例研究，我们考虑了SM标量扇区的最简单扩展，涉及一个与SM希格斯玻色子混合的轻CP-偶标量单态$S$。这些$S$粒子可以通过核子轫致辐射过程在中子星并合中大量产生。我们表明，$S$粒子可能被捕获在并合残骸中，或者自由流出去，取决于$S$质量、它与SM希格斯玻色子的混合、以及并合中的温度和重子密度。在自由流区域，标量$S$将提供一个额外的通道来冷却并合残骸，冷却时间尺度小至${\cal O}$(ms)。另一方面，在捕获区域，$S$粒子的玻色气体可能在参数空间的某些部分贡献比捕获中微子更大的热导率，从而导致比预期更快的热平衡。因此，未来对中子星并合早期并合后阶段的观测可以有效探测$S$参数空间的独特范围，与现有和未来的实验室及超新星限制在很大程度上互补。鉴于这些结果，我们希望并合模拟社区有动力在自由流和捕获状态下将轻CP-偶标量的效应纳入他们的模拟中。