Supermassive Dark Stars: Detectable in JWST
宇宙历史上恒星演化的第一阶段可能是暗星，由暗物质加热而不是核聚变提供动力。弱相互作用的大质量粒子，可能是它们自己的反伙伴，在第一批恒星内部聚集并湮灭，产生一个热源，可以为恒星提供数百万到数十亿年的能量。在本文中，我们表明，这些对象可以成长为超大质量暗星（SMDS）的质量$\gtrsim (10^5-10^7) \msun$。只要暗物质加热持续，这种增长就会继续，因为暗恒星又大又冷（表面温度为$\lesssim 5\times 10^4$ K），不会发出足够的电离光子来阻止重子进一步吸积到恒星上。暗物质可能是由两种机制提供的：（1）暗物质粒子在各种以前没有考虑过的轨道上的引力吸引，以及（2）由于弹性散射而捕获WIMP。一旦暗物质燃料耗尽，SMDS就会成为一颗重的主序星;这些恒星最终会坍缩形成大质量黑洞，可能为宇宙中的超大质量黑洞提供种子。SMDS非常明亮，亮度超过$(10^9-10^{11}) L_\odot$。我们证明了几个合理的参数，这些对象将与JWST检测。这样的观测发现将证实暗物质推动的恒星演化的新阶段的存在。
2010-02-10 astro-ph.CO
Effects of dark matter in star formation
结构形成的标准模型假设早期宇宙中存在由于引力不稳定性而增长的小波动。这些波动的起因至今尚不清楚。在这项工作中，我们提出了暗物质在早期宇宙中为恒星形成提供种子的作用。最近的观测也支持了暗物质在这些第一批恒星形成中的作用。有了这个，我们设置可观察到的约束的光度，温度和这些早期恒星的寿命与暗物质的混合物。
2019-02-05 astro-ph.CO
Dark Stars: A New Study of the FIrst Stars in the Universe
我们提出，宇宙历史上恒星演化的第一阶段可能是暗星（DS），由暗物质加热而不是核聚变提供动力。弱相互作用的大质量粒子，可能是它们自己的反伴子，在第一批恒星内部聚集并湮灭，产生一个可以为恒星提供能量的热源。一个新的恒星阶段的结果，暗星，由暗物质湮灭提供动力，只要有暗物质燃料，寿命从数百万到数十亿年。我们发现第一批恒星在DS阶段非常明亮（$\sim 10^6 L_\odot$）和凉爽（$T_{surf} < 10,000$ K），并成长为非常大的质量（太阳质量的500-1000倍）。这些结果与没有DM加热时的标准图像有明显的不同，后者的最大质量约为140 $M_\odot$，温度要高得多（$T_{surf} > 50,000$ K）;因此DS在观测上应该与标准的Pop III星不同。一旦暗物质燃料耗尽，DS就变成了一颗重的主序星;这些恒星最终坍缩形成大质量黑洞，可能为早期观测到的超大质量黑洞提供了种子，也为最近的ARCADE数据和中等质量的黑洞提供了解释。
2009-02-28 astro-ph.CO
Enhancement of dark matter capture by neutron stars in binary systems
我们研究了密近双星系统中中子星对暗物质粒子的捕获。通过进行直接的数值模拟，我们发现，有一个相当大的放大率的暗物质捕获的每一个同伴。对于轨道周期为4小时的脉冲双星PSR J1906+0746，放大因子为3.5。这种放大可以归因于暗物质粒子因其引力散射运动的同伴而造成的能量损失。
2011-11-14 astro-ph.CO
Dark matter powered stars: Constraints from the extragalactic background light
主要是冷的非重子暗物质的存在被几个观测明确地证明了（例如，结构形成，大爆炸核合成，引力透镜，螺旋星系的旋转曲线）。一个很好地激发粒子物理学的候选者是弱相互作用大质量粒子（WIMP）。自湮灭WIMP会影响恒星演化，特别是在早期宇宙中。由自湮灭WIMP暗物质提供能量的恒星与标准恒星相比应该具有不同的性质。虽然直接探测这种由暗物质驱动的恒星似乎非常具有挑战性，但它们的累积发射可能会在弥漫的元星系辐射场中留下印记，特别是在电磁波谱的中红外部分。本文计算了暗物质驱动的恒星（暗星）对河外背景光的可能贡献。它表明，现有的数据和限制的EBL强度已经可以用来排除一些DS参数集。
2012-01-05 astro-ph.CO
Dark Energy Stars and the Cosmic Microwave Background
由具有大真空能量的有限区域组成的可观测宇宙的初始状态将由于近视界量子临界涨落而破裂。这将导致一个类似弗里德曼的早期宇宙，由一个膨胀的暗能量云、恒星和辐射组成。在本文中，我们指出，这种情况下提供了一个简单的解释，今天的密度的暗物质以及水平的CMB温度flucuations。它还预测，所有的暗物质将聚集在质量尺度约10E3太阳质量。
2010-04-30 astro-ph.CO
Supermassive Dark Stars: Detectable in JWST and HST
宇宙历史上形成的第一批恒星可能是由暗物质湮灭而不是聚变提供动力的。这个新的恒星演化阶段可能已经持续了数百万到数十亿年。这些暗星可以成长为非常大的，> 10^5太阳质量，并且相对较冷（~10^4 K）。它们也非常明亮，可能在即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜甚至哈勃太空望远镜中被探测到。一旦暗物质耗尽，暗恒星在坍缩成黑洞（BH）之前会有一个短暂的融合阶段。由此产生的黑洞可以作为（无法解释的）在高红移和星系中心的超大质量黑洞的种子。
2010-06-27 astro-ph.CO
Possible dark energy imprints in gravitational wave spectrum of mixed neutron-dark-energy stars
本文研究了含有不同比例的普通物质和暗能量的中子星的振荡谱。在我们考虑的模型中，平衡配置的数值构造和结果表明，混合神经元暗能量星的属性可以显着不同时，在恒星的暗能量的量是不同的。在Cowling近似下研究了混合神经元-暗能量星的振荡。结果发现，基模和高泛音的频率受暗能量含量的强烈影响。这可以在未来用来探测中子星中暗能量的存在，并限制暗能量模型。
2011-12-19 astro-ph.CO gr-qc
Dark Matter that can form Dark Stars
宇宙中形成的第一批恒星可能是由弱相互作用的暗物质粒子湮灭提供动力的。这些所谓的暗星，如果被观测到的话，可能会给我们关于暗物质本质的线索。在这里，我们检查粒子暗物质的模型满足暗恒星形成的条件。我们发现，在一般的模型与热暗物质导致暗星的形成，有几个显着的例外：重neutralinos在存在的coannihilations，湮灭是共振的暗物质冻结，但不是在暗星，一些模型的亲中微子暗物质湮灭成中微子只有和轻于约50 GeV。特别是，我们发现，在标准宇宙学的热DM候选人总是形成一个暗星，只要它的质量是重约50 GeV和热平均的湮灭截面是相同的去耦温度和在暗星的形成过程中，例如在湮灭截面与非零的S波贡献的情况下。
2010-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Dark Stars Powered by Self-Interacting Dark Matter
暗物质湮灭可能为宇宙中第一颗发光的恒星提供动力。这些类型的恒星被称为暗星，可以在红移为$z \sim 20$的$(10^6\mathrm{-}10^8)\,M_\odot$原晕中形成，它们可能比由核聚变提供动力的普通恒星更明亮，尺寸更大。我们研究了自相互作用暗物质（SIDM）场景中暗恒星的形成。我们提出了一个具体的粒子物理模型的SIDM，可以同时引起所观察到的暗物质密度，满足约束条件，从天体物理和地面搜索，并解决各种小尺度的无碰撞暗物质通过自相互作用的问题。在这个模型中，来自暗物质湮灭的能量沉积在暗恒星可能形成的环境中的重子气体中。我们进一步研究了$z \sim 20$原晕中SIDM密度剖面的演化。当重子云因各种冷却过程而坍缩时，不断加深的引力势可以加速SIDM晕的重力热演化，产生足够高的暗物质密度以形成暗恒星。我们发现，SIDM驱动的暗星可以有类似的属性，如它们的光度和大小，作为暗星预测的无碰撞暗物质模型。
2022-08-29 astro-ph.CO hep-ph
Constraint on dark matter annihilation with dark star formation using Fermi extragalactic diffuse gamma-ray background data
有人提出，在第一代恒星的形成过程中，可能存在一个“暗星”阶段，其中恒星的能量来自于暗物质湮灭。绝热收缩形成暗星的过程同时会导致宿主晕的密度分布高度集中，这可能会增强对暗物质的间接探测信号。在这项工作中，我们调查了银河系外的PDMATHAMM射线背景的暗物质湮灭与这样的暗恒星形成的情况下，并采用各向同性$γ$射线数据从费米-LAT约束的模型参数的暗物质。结果受到第一代恒星的形成速率和暗恒星宿主晕的后续演化效应的很大不确定性。我们发现，在通过暗物质湮灭产生$γ$射线的最乐观的情况下，预期的河外$γ$射线通量将增强1-2个数量级。在这种情况下，超对称暗物质的湮灭截面可以被限制在热产生水平，而用来解释正电子/电子过剩的轻子暗物质模型可以被很好地排除。相反，如果正电子/电子过剩是暗物质湮灭的起源，那么早期宇宙的环境是这样的，没有暗恒星可以形成。
2011-04-19 astro-ph.CO hep-ph
The Photon Spectrum of Asymmetric Dark Stars
不对称暗星，即，如果暗物质粒子通过与普通光子动力学混合的暗光子自相互作用，则由不对称暗物质的坍缩形成的致密物体可能潜在地产生可检测的光子通量。发射光谱的形态是显着不同的，因此区别于一个典型的黑体。考虑到上述事实，以及不对称暗星的质量可能超出中子星的范围，探测到这样的光谱可以被认为是这些奇异星存在的确凿证据。
2020-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark stars: structure, evolution and impacts upon the high-redshift Universe
最引人注目和流行的暗物质模型预测，它应该在恒星核心聚集和湮灭。湮灭对总能量收支有很大贡献的恒星看起来与我们熟悉的恒星非常不同。在这里，我解释了一般的特点修改的恒星的暗物质湮灭的帮助下，一系列的网格的“暗”恒星演化模型，并描述了公共代码与它们的计算。我继续讨论暗恒星对高红移宇宙的可能影响，包括再电离的历史。这里重现的初步再电离计算是基于暗恒星大气层和暗恒星所属的恒星星族的专用模型。
2011-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Boson Stars from Self-Interacting Dark Matter
我们研究的可能性，自我相互作用玻色子暗物质形成恒星般的对象。我们研究的情况下，吸引力和排斥性的自相互作用，我们特别关注的参数相空间中的自相互作用可以解决长期存在的问题的无碰撞的暗物质范例。我们发现这些暗物质玻色子恒星的质量半径关系，它们的密度分布以及它们可以支持的最大质量。
2015-12-11 astro-ph.CO hep-ph
The WIMP capture process for dark stars in the early universe
宇宙中形成的第一批恒星可能是暗星，由暗物质湮灭而不是核聚变提供动力。最初被恒星引力聚集的暗物质的数量只能维持它有限的一段时间。有人认为，从环境中捕获额外的暗物质可以延长暗星阶段，甚至到今天。在这里，我们表明，这种捕获过程是无效的，以延长第一代暗星的寿命。我们构建了一个蒙特卡罗模拟，遵循每个弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质晕作为其轨道响应的形成和演化的暗星，因为它散射了恒星的核，并在恒星内部湮灭。在穿过恒星的轨道上，WIMP的快速耗尽导致了第一代暗恒星的消亡。我们认为，第二代暗恒星原则上可能通过捕获存活更长时间。我们评论放松我们的假设的影响。
2010-05-31 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Detecting Dark Matter with Neutron Stars
该研究利用中子星作为天体物理实验室，通过引力波非探测和热观测来约束重且不湮灭的暗物质与核子的相互作用，提供比直接探测实验更强的限制。
2025-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Possible Implications of Asymmetric Fermionic Dark Matter for Neutron Stars
我们考虑了费米子非对称暗物质对由普通重子和暗费米子组成的“混合中子星“的影响。我们找到了一些例子，在一定范围内的暗费米子质量-当它小于普通重子-这样的系统可以达到更高的质量比普通（“纯”）中子星允许的最大值。这是一个简化的，启发式的牛顿分析框架内与非相互作用的粒子和通过广义相对论的数值计算，在一定的假设下的暗物质状态方程。我们的工作适用于各种暗费米子模型，如镜像物质模型和其他模型的暗费米子有自我相互作用。
2013-05-29 astro-ph.CO hep-ph
Dark-Matter Admixed Neutron Stars
利用广义相对论双流体理论研究了简并暗物质和正常核物质混合物的流体静力平衡位形。我们考虑质量为~ 1 GeV的非自湮灭暗物质粒子。研究了这些暗物质混合中子星的质量-半径关系和转动惯量，并通过径向微扰分析证明了这些星的稳定性。我们发现了一类新的致密星，它由一个半径为几公里的小的正常物质核心嵌入在一个10公里大小的暗物质晕中组成。这些恒星物体可能被观测为非常小的中子星，与现实的核物质模型不相容。
2011-11-08 astro-ph.CO gr-qc
Tidal deformability of boson stars and dark matter clumps
在这项工作中，我们考虑最小耦合玻色子星沉浸在潮汐环境中，并计算其潮汐变形的领先秩序。我们还描述了牛顿玻色子恒星配置（薛定谔-泊松方程描述）和动态暗物质团块（无碰撞玻尔兹曼方程描述）之间的近似对应关系。这使我们能够将玻色子星潮汐变形的结果映射到暗物质团块的近似陈述。
2017-08-21 astro-ph.CO gr-qc
Dimming Starlight with Dark Compact Objects
本文提出通过暗致密天体对星光的色散变暗效应来搜寻暗物质，并利用EROS-2和OGLE巡天数据验证该方法可约束暗区并有望发现致密天体中的暗物质。
2025-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Effects on Compact Binary Stars
当紧凑的双星系统在星系晕内移动时，它们与暗物质粒子相互作用。暗物质粒子和重子物质之间的相互作用会使暗物质粒子失去一部分动能。一旦暗物质粒子失去了部分动能，它们就会被引力束缚在恒星上，恒星就开始从光环中吸收暗物质粒子。致密双星系统中的暗物质粒子的吸收增加了双星组分的质量，从而增加了双星系统的总质量。根据开普勒第三定律，通过这种方式增加的质量会影响其他物理参数（例如，半长轴和轨道周期）。我们估计了某些已知的致密双星系统由于吸积暗物质粒子而引起的周期变化。我们研究了不同的暗物质粒子候选者的影响，这些候选者的质量在$\simeq 10^{-9} - 10^{5} \: (GeV.c^{-2})$范围内，暗物质密度与银河系中心区域附近的暗物质密度一样高。我们发现，由于暗物质粒子吸积到紧凑的二元系统的周期的估计变化可以作为这些系统的测量值一样大。
2022-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark neutron stars from a heavy dark sector
Universidade do Porto（波尔图大学）；Centro de Fı́sica da Universidade de Coimbra（科英布拉大学物理中心）
研究了MSSM隔离副本中由重暗重子组成的暗物质情景下暗中子星的形成与性质，发现其质量和半径通常小于普通中子星，并探讨了通过引力微透镜和暗磁偶极辐射探测的可能性。
2025-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational effects of condensed dark matter on strange stars
本文研究了凝聚态暗物质对奇异星的引力效应。我们认为自相互作用的暗物质粒子的性质与目前的观测约束相一致，和暗物质内的恒星被建模为一个玻色-爱因斯坦凝聚体。假设奇异星由4%的暗物质组成，我们在双流体形式下对托尔曼-奥本海默-罗夫方程进行数值积分。它表明，对于质量的暗物质粒子的范围$50 MeV-160 MeV$奇怪的明星的特点是由一个最大的质量和半径相似的中子星。
2017-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Spectroscopic Supermassive Dark Star candidates
本文基于JWST NIRSpec光谱数据确认两个暗星候选体并新发现两个候选体，其中JADES-GS-z14-0兼具He II吸收与OIII发射特征，提示暗星可能形成于富金属环境，需修正孤立形成理论。
2025-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Algorithm for Dark Matter-Admixed Neutron Stars
本文提出LALSuite的扩展Darksuite，基于双流体TOV方程模拟暗物质混合中子星，通过潮汐形变率计算引力波相位偏移，以探测暗物质并约束中子星状态方程。
2025-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effects of gravitational confinement on bosonic asymmetric dark matter in stars
考虑到老中子星的存在，对玻色子非对称暗物质的暗物质/核子截面提出了严格的限制。这些边界的关键是形成一个玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的不对称暗物质粒子。我们考虑了宿主中子星的引力场对BEC跃迁的影响。我们发现这大大改变了转变温度，从而加强了截面上的边界。特别是，对于动机良好的质量范围为5-15 GeV，我们提高了以前的界限的数量级。
2014-01-08 astro-ph.CO hep-ph
Condensate dark matter stars
我们研究了可能由暗物质的玻色-爱因斯坦凝聚形成的致密天体的结构和稳定性。一旦玻色子气体的临界温度低于临界温度，在宇宙的宇宙历史中就总是会发生玻色-爱因斯坦凝聚过程。因此，我们将恒星内部的暗物质模拟为玻色-爱因斯坦凝聚体。在凝聚态暗物质星模型中，暗物质状态方程可以用多方状态方程来描述，多方指数等于1。推导了描述静态球对称凝聚态暗物质星平衡结构的广义相对论基本方程。对凝聚态暗物质星的结构方程进行了数值研究。暗物质星的临界质量和半径分别由$M_{crit}\approx 2(l_a/1fm)^{1/2}(m_χ/1\;{\rm GeV})^{-3/2}M_{\odot}$和$R_{crit}\approx 1.1 \times 10^6(l_a/1\;{\rm fm})^{1/2}(m_χ/1\;{\rm GeV})^{-3/2}$ cm给出，其中$l_a$和$m_χ$分别是暗物质粒子的散射长度和质量。
2012-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Asymmetric Cannibal Dark Matter: Constraints from Neutron Star
Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（印度科学教育研究学院布尔汉普尔分校）
本文研究了非对称暗物质在中子星中的捕获与自相互作用，提出通过Z3对称性实现3→2的数变相互作用，导致暗物质在中子星核心的衰减并产生热信号，为未来红外望远镜提供可检测的热特征。
2026-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter seeding and the kinematics and rotation of neutron stars
在中子星的内部区域，从星系晕吸积的暗物质的自湮灭可能会影响它们的运动学性质，即速度反冲和旋转模式。我们发现，如果一个稳定的长寿命的单个或多个奇异点偏离中心的种子形式，有一个相关的动量和扭矩的变化，可能会影响恒星的运动学观测。
2011-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Hidden Dark Matter from Starobinsky Inflation
Starobinsky暴胀模型是与宇宙微波背景观测相一致的最简单的暴胀模型之一。为了解释宇宙中的暗物质，我们考虑了Starobinsky暴胀模型的一个最小扩展，引入了仅通过引力相互作用与可见部分联系的暗部分。在Starobinsky暴胀模型中，暴胀子衰变可能产生相当数量的暗扇区粒子。因此，暗区中的标量、费米子或矢量玻色子都可能成为暗物质。我们特别注意的情况下，与黑暗的非阿贝尔规范相互作用，使暗胶球的暗物质的候选人。在最小的设置，我们表明，这是很难解释所观察到的暗物质丰度没有冲突的观测约束的冷和自相互作用的暗物质。我们提出的方案中，暗胶球，以及其他暗扇区粒子，从暴胀子衰变成为可行的暗物质的候选人。我们还讨论了测试这种情况的可能性。
2021-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutron Stars and Dark Matter
该研究探究环境对中子星质量的影响，发现靠近银心时暗物质吸积增多会改变中子星结构、降低其质量，超临界累积会致其坍缩为黑洞，还借此约束了暗物质相关作用截面。
2024-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark Stars: A Review
暗星是（几乎完全）由氢和氦组成的恒星，但由暗物质湮灭产生的热量提供动力，而不是通过聚变。它们处于流体静力学和热平衡状态，但有一个不寻常的动力源。弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的最佳候选者之一，它可以是自己的反物质，可以在恒星内部湮灭，从而提供热源。虽然暗物质只占恒星质量的$\lesssim 0.1\%$，但这一数量足以为恒星提供数百万至数十亿年的能量。因此，宇宙历史上恒星演化的第一阶段可能是暗星。我们回顾了暗恒星是如何形成的，只要暗物质燃料存在，它们是如何成长的，以及它们的恒星结构和演化。这些研究是以两种不同的方式进行的，首先假设多变的内部，最近使用MESA恒星演化代码;基本结果是相同的。暗星是巨大的、膨胀的（$\sim$ 10 AU）和凉爽的（表面温度$\sim$ 10，000 K）天体。我们从$\sim 1 M_\odot$开始跟踪暗恒星的演化，因为它们从周围环境中吸积质量成为超大质量恒星，有些甚至达到质量$> 10^6 M_\odot$和光度$>10^{10} L_\odot$，使它们能够用即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜探测到。一旦暗物质耗尽，暗恒星死亡，它可能坍缩成黑洞;因此暗恒星可能为整个宇宙和早期观测到的超大质量黑洞提供种子。在今天的宇宙中，在暗物质密度高的区域，如星系的中心，可能存在着其他暗恒星形成的场所。目前的综述简要讨论了今天存在的暗星，但重点是早期的暗…
2016-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Impacts of Dark Stars on Reionization and Signatures in the Cosmic Microwave Background
我们对暗恒星对宇宙再电离历史的可能影响及其在宇宙微波背景（CMB）中的特征进行了详细而系统的研究。我们计算了包括暗星在内的一系列恒星星族的氢再电离历史、CMB光学厚度和各向异性功率谱。如果暗星通过核散射捕获大量的暗物质，再电离可以被大大延迟，导致综合光学深度下降，最后散射和大规模的EE偏振功率谱的功率。利用WMAP7观测到的积分光学深度，在我们的正则再电离模型中，我们排除了具有高散射诱导捕获率的暗恒星占据了所有第一批恒星形成重子的90%以上，并且寿命超过2.5亿年的参数空间部分。当核散射只提供了适量的暗物质时，再电离可以稍微加速，适度增加CMB的光学深度。如果暗星没有通过核散射获得任何暗物质，那么对再电离和宇宙微波背景辐射的影响可以忽略不计。暗星对再电离及其CMB标记的影响可以通过改变再电离模型的现有参数来很大程度上模拟或补偿，这使得暗星难以从天体物理学的不确定性中解脱出来，但也拓宽了再电离模型中标准参数的范围，这些参数可以与观测结果保持一致。
2011-09-01 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Impact of dynamical dark energy on the neutron star equilibrium
研究了中子星内部最小耦合标量场暗能量的密度分布。暗能量在流体力学表示中被认为是具有三个参数（背景密度、状态方程和有效声速）的理想流体。中子星的物质是用三个统一的状态方程来模拟的，这三个方程是由Montreal小组开发的。利用计算得到的中子星内部暗能量的密度分布（及其与暗能量参数的依赖关系），我们研究了暗能量的存在如何影响中子星的宏观特征和质量极限值。从这种影响中，我们借助观测到的中子星的最大已知质量，推导出对暗能量有效声速的可能约束。在这种方法中，我们已经发现，以光速的平方为单位，声速的平方不能小于$\sim 10^{-2}$。
2020-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Realistic neutron star constraints on bosonic asymmetric dark matter
有人认为，老中子星的存在排除了非湮灭轻玻色子暗物质的可能性，例如在不对称暗物质的情况下产生的。如果非湮灭性的暗物质被中子星捕获，其密度最终将足以形成黑洞。然而，坍缩的动力学对暗物质的自相互作用非常敏感。排斥性的自相互作用，即使非常微弱，也能阻止黑洞的形成。我们认为，自我相互作用将必然存在，并估计其强度的代表性模型。我们还考虑了暗物质与核子的共湮灭，这在许多非对称暗物质模型中自然产生，并且再次起到防止黑洞形成的作用。我们演示了如何排除区域的暗物质参数空间收缩，这种相互作用的强度增加，并得出结论，中子星的观测不排除最现实的玻色子非对称暗物质模型。
2013-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improved Treatment of Dark Matter Capture in Neutron Stars
中子星为研究暗物质粒子的性质及其相互作用提供了一个宇宙实验室。暗物质可以通过散射被中子星捕获，其中动能被转移到恒星。这可能会产生许多观测结果，例如将旧的中子星加热到红外线温度。捕获过程的先前处理采用了各种近似或简化。我们在这里提出了一个改进的治疗暗物质捕获，有效的广泛的暗物质质量范围内，正确地纳入所有相关的物理效应。这些包括引力聚焦，完全相对论散射处理，泡利阻塞，中子星不透明度和多次散射效应。我们提供的一般表达式，使精确的捕获率进行数值计算，并推导出简化的表达式，是有效的特定的相互作用类型或质量制度，大大提高了计算效率。我们的形式适用于任何中子星成分的暗物质的散射，或在其他紧凑的对象中的暗物质的捕获。
2020-09-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Asymmetric Dark Matter May Alter the Evolution of Low-mass Stars and Brown Dwarfs
我们研究能量传输的非对称暗物质在内部的非常低质量的恒星和褐矮星。我们的动机是探索非对称暗物质的天体物理特征，否则可能无法接受传统的间接暗物质搜索。在可行的模型中，极低质量恒星核心的额外冷却可以改变恒星的性质。质量4 < Mx/GeV < 10的非对称暗物质和自旋相关（自旋无关）的σ \sim 10^{-37} cm ^2（σ \sim 10^{-40} cm ^2）的横截面可以增加主序氢燃烧的最小质量，部分决定了物体是否是恒星。类似的暗物质候选者降低了低质量恒星的光度，加速了褐矮星的冷却。这种轻暗物质是特别感兴趣的DAMA，CoGeNT和CRESST暗物质搜索的结果。我们讨论的可能性，观察暗物质的影响，在太阳附近的恒星，球状星团，特别是承诺，本地矮星系，在其他环境中，以及利用这些影响来约束暗物质属性。
2011-11-18 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Capture of Leptophilic Dark Matter in Neutron Stars
如果暗物质粒子与核子或轻子发生散射作用，它们将被捕获在中子星中。这些碰撞将暗物质的动能传递给恒星，从而产生可观的热量，这可能被即将到来的红外望远镜观测到。虽然以前的工作只考虑了核子上的散射，但中子星含有少量的其他粒子种类，包括电子和μ子。我们进行了详细的分析，中子星的动力学加热的限制亲轻子暗物质。我们还估计了环诱导耦合夸克的大小，所产生的光子和Z玻色子的交换。尽管轻子的丰度相对较小，我们发现，对一颗古老、寒冷的中子星的观测将对暗物质与轻子的相互作用提供非常强的限制，最大的限制来自μ子的散射。预计的灵敏度是数量级更强大的比目前的暗物质-电子散射边界从地面直接探测实验。
2019-06-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutron stars: new constraints on asymmetric dark matter
我们研究了不对称暗物质对中子星性质的影响，以及它们达到两个太阳质量极限的能力，这使我们能够提出一个新的暗物质粒子质量范围及其在恒星内部的分数。我们的分析是基于观测事实的存在两个中子星达到这一限制和理论上预测的减少中子星的最大质量所造成的积累的暗物质在其内部。我们还表明，质量低于0.2 GeV的轻暗物质粒子可以创建一个扩展的光环周围的中子星导致不减少，但增加其可见的引力质量。利用银河系中暗物质空间分布的最新结果，我们估计了位于银河系中心的中子星中暗物质的比例。我们将展示如何在银河系的最中心区域的2 Msun中子星的检测将施加上约束的质量暗物质粒子的~ 60 GeV。未来对银河系中心附近中子星最大质量的高精度测量，将对暗物质粒子的质量提出更严格的限制。最后一个结果对于准备正在进行的和未来的无线电和X射线调查特别重要。
2020-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Superfluid dark stars
提出由相对论性暗玻色子构成的超流暗星模型，其性质简单依赖于玻色子质量与相互作用强度，并预言双星并合引力波信号可被地面干涉仪探测。
2024-07-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Compact Stars with Dark Energy in General Relativity and Modified Gravity
本文研究了由致密物质和暗能量组成的致密星模型，探讨了暗能量及修正引力对星体质量和半径等参数的影响。
2023-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A particle dark matter footprint on the first generation of stars
暗物质粒子，其性质与暗物质候选者相同，几个致力于实验探测暗物质的国际合作暗示了这一点（DAMA，COGENT，CRESST和CDMS-II，尽管不是，最值得注意的是，LUX），并且也具有与观察到的重子不对称性相同的暗物质不对称性（普朗克和威尔金森微波各向异性探测器），可能会对第一代低金属量恒星的演化产生重大影响。这些恒星在恒星演化的不同阶段，即主序星前阶段、主序星阶段和红巨星阶段的寿命都有显著的延长。特别是，红巨星阶段的中等质量恒星在光度和化学成分方面会发生显着变化。暗物质粒子的湮灭会影响恒星的内部，使得$3α-$反应在产生碳和氧时变得不那么有效。这种暗物质效应与今天在低质量和低金属含量的恒星中观察到的碳和其他金属过量相矛盾。因此，我们可以给暗物质晕密度加上一个上限，从而也给红移加上一个上限，在这个上限上，第一代低金属量恒星形成。
2014-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Search for Dark Matter Effects on Gravitational Signals from Neutron Star Mergers
基于最近探测到的中子星合并产生的引力波信号，我们分析了暗物质对这种信号的可能影响。我们发现，合并中子星的暗物质核心可能会产生一个可观察到的补充峰的引力波功率谱密度合并后，这可以从中子组件所产生的功能区分。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Nucleon Structure and Strong Interactions in Dark Matter Capture in Neutron Stars
我们概述了在中子星的暗物质捕获率的大多数评估中缺少的两个重要影响。由于暗物质与恒星中核子的散射涉及大的动量转移，核子结构必须通过强子形状因子的动量依赖性来考虑。此外，由于中子星物质的高密度，我们应该考虑核子相互作用，而不是将核子建模为理想的费米气体。适当地将这些影响被发现抑制暗物质捕获率高达四个数量级的最重的恒星。
2022-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
NICER neutron stars with dark energy and dark matter: effects on the inferred equation of state
University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；Foundational Questions Institute (FQxI)（基础问题研究所）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本研究对比含暗能量或暗物质核心的中子星与纯重子星，发现暗能量模型受观测约束更强，且质量-半径观测无法探测暗物质核心，需其他探针。
2026-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Superradiance in rotating stars and pulsar-timing constraints on dark photons
在存在大量玻色子自由度的情况下，旋转超辐射可以引发一种不稳定性，使黑洞向下旋转。这导致了自旋质量平面中特殊的引力波特征和分布，这反过来又可以对超轻场施加严格的限制。在这里，我们证明，有一个类似的自旋效应进行明星。我们表明，旋转的恒星放大低频电磁波，这种效果是最大的恒星内的传导时间尺度的顺序是光穿越时间。这对暗光子有着有趣的影响，因为大质量的暗光子会导致恒星由于超辐射不稳定性而自旋下降。自旋下降的时间尺度取决于暗光子的质量，以及恒星的旋转速率、致密性和导电性。现有的测量自旋下降率的恒星放置直接限制模型的黑暗部门。我们的分析表明，质量为$m_V \sim 10^{-12}$ eV的暗光子被排除在脉冲星定时观测之外。这些限制也排除了暗光子引发的超辐射不稳定性，作为对观测到的双星自旋极限的解释。
2017-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
