基于引力波数据的暗物质混合中子星的观测约束

近期的引力波 (GW) 观测为探测致密天体的基本性质提供了独特的机会。越来越多的研究通过暗物质混合中子星 (NSs) 的概念来探索暗物质 (DM) 的作用，其中 DM 的存在可以显著改变 NSs 的关键物理性质，如其质量、半径和潮汐形变，最终影响双星并合期间发射的预测 GW 波形。在这项工作中，我们提出了一种新颖的观测检验，首次利用真实 GW 数据对 NSs 内部 DM 的影响施加约束。通过重新分析 GW230529、GW200115 和 GW200105 等事件发出的信号，在假设 DM 由具有自相互作用势的标量场描述的前提下，我们推导了 DM 分数 $F_{\chi}$ 和粒子质量 $m_{\chi}$ 的新上限。我们发现 $F_{\chi}$ 的上限取决于所分析的具体双星系统，这表明不同的 DM 构型可以以不同方式与观测结果保持一致。特别是，事件 GW190814 可能与 DM 晕构型兼容。相比之下，所分析的其他事件（GW230529、GW200105 和 GW200115）与 NS 内部形成 DM 核的假设一致，从而给出了 $F_{\chi}$ 的强上限。文中还讨论了质量标度 $m_{\chi}$ 的对应值。这项工作提供了一种通过 GW 观测在致密 NS 天体背景下探测 DM 的新方法。