基于自相互作用费米子模型的致密星中暗物质的最大质量

通过假设暗物质(DM)与正常物质(NM)之间仅存在引力作用,我们利用双流体 TOV 方程研究了 DM 混合中子星(DANSs)。致密星的 NM 和 DM 分别由相对论平均场(RMF)理论和非自湮灭的自相互作用费米子模型模拟。详细研究了费米子 DM 的粒子质量 $m_f$ 和相互作用强度参数 $y$ 对 DANSs 性质的影响。由于缺乏迄今关于 DM 粒子性质的信息,$m_f$ 和 $y$ 被视为自由参数。对于 DANS,我们建议一个简单普适关系 $M_D^{\max}=(0.267 y +0.627-3.21\frac{M_N}{\M_{\odot}})( \frac{1\GeV}{{m_f}})^2 \M_{\odot}$($y>100$),其中 $M_D^{\max}$ 是 DANSs 中存在的 DM 的最大质量,$M_N$ 是无 DM 中子星的质量。对于自由费米子 DM 模型($y$=0),该关系变为 $M_D^{\max}=(0.627-0.027\frac{M_N^2}{\M_{\odot}^2}) ( \frac{1\GeV}{{m_f}})^2 \M_{\odot}$。DM 的半径 $R_D$ 在 DANSs 中显示出与 $M_D^{\max}$ 的线性关系,即 $R_D=(7.02 \frac{M_D^{\max}}{ \M_{\odot}}+1.36)$~km。这些结论独立于 RMF 理论的不同 NM 状态方程。这种联系 DM 粒子性质与恒星质量的普适关系可能通过间接方法约束 DM 性质而提供启示。