来自黑洞低质量X射线双星的WIMP约束

在黑洞（BH）低质量X射线双星（BH-LMXB）A0620-00和XTE J1118+480中观测到的异常快速轨道衰减，可由暗物质（DM）与绕低质量BH（几 $M_\odot$）运行的伴星之间的动力学摩擦来解释。在这种情况下，BH周围DM尖峰的指数 $\gamma_{\rm sp}$ 可被确定到百分之几的精度，远优于银河系中心或M87中超大质量BH（SMBH）等更大系统的情况。我们假设DM湮灭由 $b\bar{b}$ 湮灭通道驱动且以 $s$ 波进行，利用XTE J1118+480的数据对WIMP湮灭截面与速度乘积 $\langle \sigma v\rangle$ 给出了限制。这些限制由在BH附近磁场中传播的 $e^\pm$ 末态产生的射电同步辐射信号所驱动。对于高达TeV尺度的DM质量 $m_\chi$，XTE J1118+480能够将 $\langle \sigma v\rangle$ 限制在远低于 $\langle\sigma v\rangle_{\rm thermal}$ 的水平，该热值对应于热WIMP在宇宙中观测到的DM遗迹密度。另一方面，对于 $m_\chi \gtrsim$ 15 GeV，当考虑到相应尖峰指数的极大不确定性时，GC或M87中SMBH的限制未能达到 $\langle\sigma v\rangle_{\rm thermal}$，尽管其潜在产生的DM密度比XTE J1118+480大得多。我们对XTE J1118+480的限制对空间扩散敏感度较低，但扩散增强了结果对磁场强度的敏感性。从表面看，对于 $m_\chi\lesssim$ 1 TeV，XTE J1118+480对 $\langle \sigma v\rangle$ 的限制比所有其他限制都更严格，除非磁场强度显著小于其等分估计值。