用脉冲星计时阵列探测超轻标量、矢量和张量暗物质
宇宙学与河外天体物理
2024-07-12 v3 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
脉冲星计时阵列（PTAs）对沿视线方向由超轻粒子压强引起的引力势振荡敏感。我们计算了 PTAs 对所有频率超轻玻色子的探测能力，从大于逆观测时间的频率到小于到脉冲星逆距离的频率。我们表明，由于在小于逆观测时间的频率下信号振幅的增长与 PTA 灵敏度的退化相当，发现潜力可向更低质量延伸超过三个数量级，并保持高精度。我们证明，在 eV 质量范围内，现有 15 年 PTA 数据可稳健探测或排除低至总暗物质 的超轻成分。未探测到，加上不同质量范围内的其他界限，将意味着超轻标量/轴子在上述 eV 范围内至多占暗物质的 。经过 30 年观测，当前 PTAs 可将触及范围扩展至 ，而如 SKA 的下一代 PTAs 可达到 的精度。我们推广了该分析，并推导了超轻自旋-1 矢量（即暗光子）和自旋-2 张量暗物质成分的预测。
引用
@article{arxiv.2209.02741,
title = {Probing ultralight scalar, vector and tensor dark matter with pulsar timing arrays},
author = {Caner Unal and Federico R. Urban and Ely D. Kovetz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.02741},
year = {2024}
}
备注
6 pages, 3 figures, accepted by PLB