Neutrino and Gamma-Ray Signatures of Inelastic Dark Matter Annihilating outside Neutron Stars
本研究提出中子星外非弹性暗物质湮灭的新搜寻方案，分析银心中子星族群的相关信号，利用H.E.S.S.观测设置暗物质-核子非弹性截面约束，并预测未来望远镜的探测灵敏度。
2024-04-15 astro-ph.HE hep-ph
Searching for Dark Matter with Neutron Star Mergers and Quiet Kilonovae
我们确定了新的天体物理学特征的暗物质，内爆中子星（NS），这可以决定性地测试是否NS内爆暗物质是负责失踪的恒星在银河系中心，一些$r$过程元素的来源，和快速射电暴的起源。首先，NS坍缩的暗物质在中子星内部形成$\sim 10^{-10}$太阳质量或更小的黑洞，这些黑洞将中子星转化为$\sim$ 1.5太阳质量的黑洞。这减少了LIGO/Virgo（LV）所看到的中子星合并的数量，以及DES，BlackGEM和ZTF等望远镜所看到的相关合并千新星的数量，而是产生了包含$\sim$ 1.5太阳质量黑洞的“黑色合并”。第二，由暗物质引发的中子星内爆可能会产生一种新的千诺瓦，这种千诺瓦缺乏可探测的、伴随的引力信号，我们称之为“安静的千诺瓦”。“使用DES数据和银河系的r过程丰度，我们限制了安静的千新星。第三，星系中中子星并合kilonovae和宁静kilonovae的空间分布可用于探测暗物质。NS坍缩的暗物质摧毁了盘状星系中心的大多数中子星，因此中子星合并千新星在大半径处大多会出现在一个甜甜圈中。我们发现，只有10个中子星合并kilonova事件，位于$\sim$ 1千秒差距的精度可以验证或排除暗物质引起的中子星内爆在$2 σ$信心，探索暗物质-核子截面4-10个数量级低于目前的直接检测实验极限。同样，NS坍缩的暗物质作为快速射电暴的来源，可以在$2 σ$置信度下进行测试，一旦20个爆发被C…
2018-03-20 astro-ph.HE hep-ph
Relativistic capture of dark matter by electrons in neutron stars
暗物质可以捕获中子星并将其加热到可观测的光度。我们研究了暗物质对高度简并电子的相对论散射。我们发展了一个洛伦兹不变量理论来计算暗物质的俘获几率，该理论考虑了目标粒子的相对论运动和泡利不相容原理。我们发现，实际的捕获概率可以是五个数量级大于使用非相对论方法估计。对于质量为$10~{\rm eV}\textup{--}10~{\rm PeV}$的暗物质，中子星的加热补充，可以比地面直接探测搜索更敏感。投影的灵敏度区域表现出的特点，表现出丰富的运动学和泡利之间的相互作用的DM-电子系统阻塞。我们的研究结果表明，古老的中子星可能是发现亲轻暗物质最有希望的目标。
2020-09-04 astro-ph.HE hep-ph
Heating neutron stars with GeV dark matter
老中子星（NS）可能捕获晕暗物质（DM），并被沉积的动能加热，因此表现得像一个热DM探测器，对广泛的DM质量和各种DM-夸克相互作用敏感。不久的将来，红外望远镜将测量NS温度下降到几千开尔文和探测NS加热DM捕获。我们专注于GeV质量狄拉克费米子DM（这是超出了目前DM直接检测实验）的情况下，DM捕获率可以饱和的几何限制。具体而言，我们研究了（1）一个模型，调用暗衰变的中子来解释中子寿命异常，（2）DM的框架耦合到夸克通过矢量流门户。在中子暗衰变模型中，NS可以具有大量的DM布居，使得即使DM-中子散射截面很小，DM俘获率也可以通过DM自相互作用达到几何极限。我们发现NS加热有更大的灵敏度比多π介子签名在大型地下探测器的中子暗衰变模型，和子GeV的伽马射线签名的夸克矢量门户模型。
2020-06-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Novel neutron decay mode inside neutron stars
我们探讨的建议，中子寿命之谜可能会解决的中子衰变到暗物质的过程，n \rightarrow χχ，其中χ的质量的三分之一的中子。特别是，我们检查这样的衰变模式的中子星的性质的后果。与先前提出的衰变模式不同，为了满足对中子星质量和潮汐形变的约束，暗物质粒子之间不需要强排斥力。这项研究表明，在中子星的核心有热的暗物质的可能性，并提出了一个可能的机制，暗物质冷却，并检查中子衰变的可能信号，以这种方式在中子星的诞生后。
2022-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Testing dark decays of baryons in neutron stars
我们表明，观察质量大于一个太阳质量的中子星放置任何外来的中子衰变模式，可以解释之间的差异束和瓶测量的中子寿命的严格要求。如果中子可以衰变为稳定的、弱相互作用的暗费米子，那么中子星的最大可能质量是0.7个太阳质量，而所有测量良好的中子星质量都超过一个太阳质量。因此，$2 M_\odot$中子星的存在表明，任何超越标准模型的中子寿命之谜的解释都需要暗物质是具有高度约束相互作用的多粒子暗扇区的一部分。
2018-07-09 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Observing the thermalization of dark matter in neutron stars
揭示粒子暗物质的一个有希望的探测是观察它对中子星的影响，其前景关键取决于捕获的暗物质是否通过与费米简并介质的反复散射与恒星核心及时热化。在这项工作中，我们估计热化的时间尺度为多种方案。其中包括：（a）自旋0和自旋$\frac{1}{2}$暗物质，（b）在非相对论中子和相对论电子目标上的散射，解释各自的运动学，（c）通过一系列洛伦兹不变结构的相互作用，（d）与问题中的典型转移动量相比，重介质和轻介质。我们讨论了热化时间作为暗物质和介质质量的函数，以及恒星温度的解析行为。最后，我们确定参数范围内的恒星捕获是有效的，热化发生在宇宙的年龄。对于可以在核心湮灭的暗物质，这些区域表明了即将到来的红外望远镜观测冷中子星可以探测的参数范围。
2020-10-04 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Constraining Mirror Dark Matter Inside Neutron Stars
我们研究了中子星内部是普通物质和镜像暗物质混合物的可能性。这是一种可以根据充分研究的吸积机制（包括邦迪-霍伊尔机制）自然设想的情景。我们发现，在中子星模型中包含镜像暗物质降低了给定状态方程下中子星的最大质量，并且它降低了给定中子星的潮汐变形能力。这些一般特征意味着，给定一个状态方程，人们可以约束中子星中镜像暗物质的最大可行量，以始终满足现有的最大质量和潮汐变形约束。相反，使用潮汐变形测量来排除状态方程需要对中子星中包含的镜像暗物质的数量做出假设。最后，镜像暗物质的存在也改变了将中子星的潮汐变形性与其致密性联系起来的普遍关系。因此，在考虑外来模型（如本文所讨论的模型）时必须谨慎。
2020-11-05 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark matter admixed neutron star properties in the light of gravitational wave observations: a two fluid approach
我们考虑了密度相关的暗物质对中子星质量、半径和潮汐形变的影响。核物质（正常物质）以及费米暗物质部门被认为是在一个平均场模型。采用双流体理论研究了暗物质对中子星性质的影响。在双流体图像中，暗物质与核物质之间没有直接的相互作用。相反，这两个扇区仅通过引力相互作用而相互作用。在“FSU 2 R”参数化中，核物质部分由$σ-ω-ρ$介子相互作用描述。在暗物质部分，我们使用贝叶斯参数优化技术来固定暗物质状态方程中的未知参数。在双流体模型下，通过求解耦合的TOV方程组，得到了暗物质混合中子星的质量和半径。我们还估计了密度相关的暗物质扇区对暗物质混合中子星（DANSs）潮汐形变的影响。
2020-11-02 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Double dark-matter admixed neutron star
中子星中的暗物质可以从其前身的一生中存在，也可以被这个紧凑的物体捕获。通过每一步进入中子星的暗物质的性质可能各不相同。在这里，我们研究了暗物质对中子星结构的影响。本文将二流体理论推广到三流体理论，并利用星系转动曲线的物态方程，研究了双暗物质混合中子星的结构。被认为是这些恒星的中子和暗物质部分的行为。此外，还研究了暗物质状态方程对可见光和暗物质贡献不同的恒星的影响。研究了这些恒星在不同暗物质状态方程下的引力红移。
2018-07-04 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Neutron stars with an agnostic Dark sector: Core and Halo configurations from a two-fluid approach
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；University of Coimbra（科英布拉大学）
研究暗物质混合中子星，用双流体形式构建模型。暗物质以费米气体建模，强子物质由相关理论计算。发现轻暗物质形成扩展晕提高潮汐形变率，重暗物质形成致密核心降低它，给出暗物质含量保守界限。
2026-11-10 astro-ph.HE hep-ph
A new criterion for the existence of dark matter in neutron stars
本文通过双流体TOV方程研究暗物质混合中子星，发现固定质量下较小正常物质半径与较大潮汐形变率的负相关关系可作为中子星中存在暗物质的新判据，并可用于约束暗物质参数。
2023-12-28 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Hawking heating of neutron stars by dark matter
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
暗物质在中子星中的捕获可能形成并蒸发黑洞，产生持续的热辐射，从而增强对暗物质-核子截面的探测灵敏度。
2025-11-24 astro-ph.HE hep-ph
Implications of the recent neutron decay measurements on the properties of compact objects -- a dark star with nucleonic shell ?
该研究基于中子衰变中1%事件不发射质子的观测，提出衰变产生两个约半中子质量暗粒子的情景，并据此约束其质量与矢量暗玻色子耦合，预言具有核饱和密度核子壳层的暗星结构。
2025-07-23 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Dynamical evolution of dark matter admixed neutron stars
我们第一次动态演化的暗物质混合中子星与费米子暗物质。这些系统是中子星的普通核物质和暗物质的混合物。为了执行我们的动态演化，我们推导出运动方程，在守恒形式，球对称系统与任意数量的完美流体。使用有限体积和高分辨率的激波捕捉方法，我们动态地发展的两个流体的情况下，第一流体模拟普通物质和第二流体模拟暗物质。我们使用我们的动态解决方案，研究非线性稳定性，径向振荡频率，和动态形成过程。
2022-01-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark Lepton Superfluid in Proto-Neutron Stars
本文提出携带轻子数的亚GeV中微子门户玻色子能在原中子星内形成玻色-爱因斯坦凝聚态，构成输运性质独特的暗轻子超流体，并探讨其对恒星演化、中微子信号与核合成的潜在影响。
2023-07-28 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
Dark Matter interpretation of the neutron decay anomaly
我们在标准模型中加入了一个新的费米子$χ$，它的重子数最小为1/3。中子衰变$n \to χχχ$到非相对论性$χ$可以解释中子衰变异常，与来自中子星的边界相一致。$χ$可以是暗物质，它的宇宙学丰度可以由冻结在$T \sim m_n$中占主导地位的物质产生。相关的过程$n \to χχχγ$，氢衰变${\rm H}\to χχχν(γ)$和DM诱导的中子消失$\barχn \to χχ(γ)$的速率低于实验范围，可以为未来的实验感兴趣。
2022-03-18 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Universal relation involving fundamental modes in two-fluid dark matter admixed neutron stars
Kochi University（高知大学）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心(iTHEMS)）；Theoretical Astrophysics, IAAT, University of Tübingen（蒂宾根大学天体物理研究所）
研究揭示了掺杂暗物质的中子星基本振荡频率与总紧凑性之间的普遍关系，并发现其在潮汐变形性下的不稳定性。
2025-12-08 astro-ph.HE hep-ph
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
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
The cooling of the Cassiopeia A neutron star as a probe of a triplet neutron pairing in the core
仙后座A中子星（Cas A NS）的快速冷却可以解释为在恒星的核心中中子超流的开始触发，导致中子库珀对破裂和形成（PBF）的中微子发射增强。这为探测堆芯中的中子凝聚物提供了独特的可能性。使用一致的中子星内核和地壳的状态方程和成分，我探讨了这种解释的敏感性的三重态超流凝析油的相态。通过在预期的中子星质量和包层组成范围内模拟冷却，发现Cas A NS的快速冷却不能用传统的含$m_{j}=0$的$^3$ P $_2$凝聚体中的PBF过程来解释。
2015-10-23 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
The Effect of a Dark Matter Core on the Structure of a Rotating Neutron Star
本研究利用双流体近似和唯象暗物质模型，发现暗物质核心对快速旋转中子星的质量-半径普适关系影响很小，表明这些普适关系可用于约束暗物质核心性质。
2024-05-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark decay of the neutron
中子进入暗物质和其他粒子的新衰变通道已经被提出来解释长期存在的中子寿命与飞行中衰变的中子寿命之间的差异。许多这样的情况已经被它们对中子星的影响排除了，衰变成暗物质加上光子的情况也已经被实验排除了。在这里，我们探讨了暗狄拉克费米子$χ$和暗光子$A'$的衰变，这可以与所有的限制，如果$χ$是一个次显性的组成部分的暗物质。如果暗光子质量与耦合比为$m_{A'}/g' \lesssim (45-60)\,$ MeV，则中子星约束被规避，这取决于核物质状态方程。$g'$以及U（1）$'$和电磁之间的动力学混合受到直接和间接暗物质探测、超新星约束和宇宙学极限的严格约束。
2018-07-12 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
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
Strongly Interacting Dark Matter admixed Neutron Stars
University of Graz（格拉茨大学）
研究强相互作用暗物质对中子星的影响，通过QCD-like one-flavor G2 gauge理论验证非阿贝尔暗物质方程，确认其与观测数据一致。
2026-03-04 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Rapidly spinning dark matter-admixed neutron stars
本研究建模了暗物质独立自转的均匀自转中子星，考察共转与反转情景下暗物质对质量-半径关系、开普勒极限和转动惯量等宏观性质的影响，为自相互作用暗物质的天体物理意义提供新见解。
2025-06-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The Dark Side of Neutron Stars
我们回顾了严格的限制，不对称玻色子暗物质的基础上观察老中子星。在一定条件下，暗物质粒子以非对称玻色子WIMP的形式可以有效地被捕获到附近的中子星上，在那里它们可以迅速热化并集中在恒星的核心。如果某些条件得到满足，WIMP粒子群可能会因引力而坍缩，形成一个黑洞，最终摧毁恒星。基于附近古老的中子星的存在，我们可以排除某些类别的暗物质候选者。
2013-08-14 astro-ph.HE
Rotating dark matter admixed neutron stars
研究旋转中子星中普通核物质与费米子暗物质的混合，推导两流体缓慢旋转系统方程，发现暗物质混合星的I-Love-Q关系显著偏离标准单流体关系。
2023-11-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Neutron stars at the dark matter direct detection frontier
中子星有效地捕获了暗物质。在捕获过程中传递的动能加热了本地星系晕中的老中子星，使其温度达到即将到来的红外望远镜可以探测到的温度。我们推导出该探头的有效运营商的框架中的灵敏度。对于比GeV重的暗物质，我们发现，中子星加热可以设置有效的运营商截止的数量级强于可能从地面直接检测实验的情况下，自旋相关和速度抑制散射的限制。
2017-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Neutron star observations of pseudoscalar-mediated dark matter
由于局部暗物质速度v ~ 0.001 c的幂抑制了速率，因此在直接检测实验中发现由伪标量介导的暗物质和标准模型状态之间的散射相互作用通常具有挑战性。然而，它们可以在中子星的暗物质引起的加热中观察到，中子星陡峭的引力势通过将下落的粒子加速到半相对论速度来防止这种抑制。我们调查这种现象的背景下，两个特定的，自洽的情况下耦合到暗物质的伪标量，并比较中子星加热的敏感性，从直接搜索的介质和暗物质的界限。第一种“较轻”的情况是由一个类轴子粒子（ALP）介导的低于10 GeV质量的暗物质组成，而第二种“较重”的情况是由一个暗赝标量介导的高于10 GeV的暗物质，该暗赝标量与来自两个希格斯双重态的赝标量混合（所谓的2 HDM +a模型）。在这两个框架中，我们表明，即将测量的中子星将能够测试伪标量介导的暗物质超出了直接暗物质搜索以及边界的介质从味观测，束流转储实验，高能对撞机。
2022-07-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Solar mass black holes from neutron stars and bosonic dark matter
质量为$\approx 1\, M_{\odot}$的黑洞不可能通过恒星演化产生。它们形成的一个流行的场景涉及中子星的嬗变--通过暗物质的积累引发恒星中心的引力坍缩。我们表明，这种情况下可以实现玻色子暗物质的模型，尽管暗物质粒子的相互作用的要求显然是矛盾的：一方面，他们应该耦合到中子强到足以被捕获的中子星内，另一方面，他们的环诱导的自相互作用阻止崩溃。观察到这些相互冲突的条件施加在不同的尺度，我们证明了有效积累的暗物质的模型可以在大的领域变形，使其不可避免的随后崩溃成一个黑洞。可行的例子包括弱耦合模型弯曲的无限山谷。
2022-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Effects of dark matter on the nuclear and neutron star matter
研究了暗物质对表征超密丰中子核子物质状态方程的核物质参数的影响。本文利用扩展的相对论平均场模型，分析了对称和非对称核物质在有暗物质存在时的不可压缩性、对称能及其高阶导数等核物质的可观测量。计算还扩展到β稳定物质，探索中子星的属性。利用NL 3、G3和IOPB-I力分析了暗物质对对称核物质、纯中子物质和中子星的影响。在考虑和不考虑暗物质与核物质相互作用的情况下，计算了每个粒子的结合能和压强。分析了暗物质对对称能及其各系数的影响。由于核物质介质中暗物质的存在，对不可压缩性和偏度参数有很大的影响。将计算结果推广到中子星，得到了有无暗物质贡献的静态和旋转中子星的质量、半径和转动惯量。旋转的中子星的质量由于以质量脱落极限的频率快速旋转而发生显著变化。暗物质的影响被发现是重要的一些核物质参数，这是至关重要的天体物理对象的属性。
2021-11-25 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Constraints on the parameter space in dark matter admixed neutron stars
基于相对论平均场理论，研究了暗物质参数对中子星性质的影响，利用多模态观测数据严格约束了暗物质参数空间，强调了中子星建模中考虑暗物质效应的必要性。
2024-08-27 astro-ph.HE nucl-th
Effects of Dark Matter on the Spontaneous Scalarization in Neutron Stars
Shiraz University（设拉子大学）
本研究在标量-张量引力框架下，利用基于星系旋转曲线和费米子自相互作用暗物质的状态方程，发现暗物质压力对中子星自发标量化有显著影响，且GW170817和4U 1820-30中的恒星可能为标量化暗物质混合中子星。
2024-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Feasibility of Dark Matter in Neutron Stars: A Quantitative Analysis
本研究通过相对论平均场等模型定量分析暗物质对中子星性质的影响，结合引力波与X射线观测数据修正模型，验证C-Love关系的有效性，还探究了sigma-cut势和星震振荡模式的作用，为理解中子星内部与暗物质提供新依据。
2025-02-23 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Tidal Deformability of Dark Matter Admixed Neutron Stars
中子星的潮汐性质可以通过吸入的双中子星发射的引力波来测量，并被用来约束中子星的状态方程。本着同样的精神，我们研究了暗物质混合中子星的无量纲潮汐形变。潮汐勒夫数计算在一个两流体的框架。将暗物质模型化为理想费米气体或自相互作用玻色子，计算了暗物质混合星的无量纲潮汐勒夫数和无量纲潮汐形变。在中等质量暗物质含量范围内，无量纲潮汐变形能力从与纯正常物质星相似急剧变化到与纯暗物质星相似。在此基础上，利用暗物质质量分数较高时无量纲潮汐形变-质量关系的自相似性，提出了一种通过大质量致密星潮汐性质研究暗物质参数的方法.
2022-07-06 astro-ph.HE
Neutrinos from captured dark matter annihilation in a galactic population of neutron stars
本文研究了银河系中心中子星群体捕获的暗物质通过长寿命媒介子湮灭产生中微子通量的情景，并发现IceCube/KM3NeT等千吨级探测器在TeV-PeV质量范围内的暗物质-核子散射截面探测上优于当前极限。
2022-05-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Bounds on Long-lived Dark Matter Mediators from Neutron Stars
该研究利用高能中微子观测，对带有长寿命中微子衰变媒介子的重暗物质理论参数空间给出约束，证明其可补充地面探测、覆盖常规手段无法触及的参数区间。
2023-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter admixed neutron stars
中子星可能包含普通核物质和暗物质的混合物，因此暗物质可以影响恒星的可观测性质，例如其质量和半径。我们研究这些暗物质混合中子星的两种选择的暗物质：自由费米气体和镜像暗物质。除了解决多流体的托尔曼-奥本海默-Escheroff方程的静态解决方案，并提出质量半径图，我们专注于两个计算，缺乏文献。第一个是严格确定整个参数空间的稳定性，我们使用两种不同的方法。第一种方法是基于对静态解的谐波时变扰动和求解径向振荡频率。第二种方法，这是不太知名的，方便地利用未扰动的，静态的解决方案。第二个计算是径向振荡频率，基本模式，在大的参数空间。
2021-11-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark matter and bubble nucleation in old neutron stars
我们研究了在老中子星致密冷核中，由于存在自湮灭的暗物质组分$χ$而引起的夸克物质液滴成核的几率。使用一个参数化的形式的状态方程的强子和夸克相的普通物质，我们探索的热力学条件下，液滴形成的能量注入促进$χ$自湮灭。我们得到的液滴成核时间作为暗物质候选质量，$m_χ$的函数。我们讨论进一步的观测结果。
2019-11-10 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Constraining Asymmetric Bosonic Non-interacting Dark Matter with Neutron Stars
中子星中心暗物质坍缩形成的小黑洞的霍金蒸发在非对称玻色子非相互作用暗物质粒子质量约束的松动中起着关键作用。与以前的工作不同的是，我们表明，这样一种暗物质是可行的质量范围从3.3 GeV到~ 10 TeV，其中涵盖了最有吸引力的区域，包括首选的非对称暗物质质量~ 5.7 GeV，以及5-15 GeV的范围青睐DAMA和CoGeNT。
2012-04-11 astro-ph.HE
$g$-mode oscillations of dark matter admixed neutron stars
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文与天体物理中心）；Department of Physics and Astronomy, California State University Long Beach（加州州立大学长滩分校物理与天文学系）
本文研究暗物质混入中子星中的g模式振荡，探讨暗物质自相互作用、核子有效质量及暗物质分数对g模式频率的影响，并讨论通过g模式识别暗物质的前景。
2025-11-13 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Neutron Star Collapse From Accretion: a Probe of Massive Dark Matter Particles
本文研究大质量暗物质粒子在中子星内通过动量相关散射被捕获并热化、最终导致中子星坍缩为黑洞的过程，并利用暗物质密集区老年中子星的观测对大质量暗物质参数给出强约束。
2024-08-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Radio Signals from Axion Dark Matter Conversion in Neutron Star Magnetospheres
我们表明，轴子暗物质（DM）可以通过从中子星发射的窄无线电线检测。中子星的磁层拥有一个强大的磁场和等离子体频率，该频率朝着中子星表面增加。当轴子穿过磁层时，它们可以在等离子体频率等于轴子质量的半径附近的狭窄区域内共振转换为无线电光子。信号的带宽由远离中子星的小DM速度色散设定。我们解决了轴子光子混合方程，包括磁化等离子体和相关的各向异性介电张量的全面处理，以获得转换概率。我们讨论了可能的中子星目标，以及它们如何探测质量范围为~0.2-40 $μ$ eV的QCD轴子参数空间。
2018-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improved Treatment of Dark Matter Capture in Neutron Stars II: Leptonic Targets
中子星在极端条件下庇护着物质，为基本相互作用提供了一个独特的试验场。我们最近开发了一种改进的治疗暗物质（DM）捕获中子星，适当地结合了许多重要的物理效应，并概述了有用的分析近似，是有效的时，散射振幅是独立的质量中心的能量。我们现在将该分析扩展到所有交互类型。我们还讨论了超越零温度近似的效果，这提供了一个提升的捕获率的低质量暗物质，并给出近似的暗物质的上散射率和蒸发质量。我们将这些结果应用于暗物质从轻子目标的散射，正确的相对论描述是必不可少的。我们发现，潜在的中子星灵敏度DM轻子散射截面大大超过电子反冲实验，特别是在亚GeV制度，与亚MeV DM远远超出了未来的地面实验的灵敏度。
2021-03-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Waves from Compact Dark Objects in Neutron Stars
暗物质可能由致密暗天体（CDO）组成。我们发现中子星内部CDO的振荡可以成为一个可探测的引力波源。GW应变振幅取决于CDO的质量，其频率通常在3-5 kHz的范围内，由恒星的中心密度决定。在最好的情况下，LIGO可能对质量大于或等于$10^{-8}$太阳质量的CDO敏感。
2019-02-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Bounds on self-interacting fermion dark matter from observations of old neutron stars
老中子星的存在深深地束缚了自相互作用的费米子暗物质，而这些物质可以形成恒星毁灭性的黑洞。我们量化了这种约束暗物质核子散射，考虑崩溃的情况下，扩大边界的中间群众。然后，我们找到自我和共同湮灭率必要的解除这些暗物质-核子散射边界。对于Yukawa耦合的暗物质，适合矮星系晕配置文件与耦合$α= 10^{-1}-10^{-4}$，一个标量介体质量$m_ϕ= 1-500$ MeV，DM质量$m_X = 0.1-10^7$ GeV，我们表明，费米子暗物质是不受约束的，如果它自湮灭的速率大于$10^{-40} ~ \rm{cm^3/s}$或与重子共湮灭的速率大于$10^{-50} ~ \rm{cm^3/s}$。
2014-05-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Superfluid Neutrons in the Core of the Neutron Star in Cassiopeia A
超新星遗迹仙后座A包含已知最年轻的中子星，也是第一颗被观测到实时冷却的中子星。为了解释这颗中子星的快速冷却，我们首先介绍了控制其热演化的中子星的基本性质，重点是中微子发射过程和中子/质子超流/超导性。配备了这些结果，我们提出了一个方案，其中观测到的冷却的中子星仙后座A被解释为是由于最近开始的中子超流性的核心的恒星。质子超导性的早期发生的方式决定了观察到的这个中子星的冷却速度是突出的。这是第一个直接的证据表明，超流性和超导性发生在超核密度在中子星。
2011-10-24 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Constraints on the fermionic dark matter from observations of neutron stars
研究了非对称费米子暗物质对中子星性质的影响，包括潮汐变形能力、质量、半径等，给出了暗物质粒子在中子星核内形成致密结构或在其周围形成扩展晕的条件，表明致密的暗物质核导致总引力质量和潮汐变形能力比纯重子星减小，而暗物质晕的存在增加了这些可观测的量。通过对现有的天体物理和引力波的限制，LIGO/Virgo合作设置与最近的结果在银河系中的空间分布的暗物质，我们确定了一个新的上限的质量和分数的暗物质粒子内部紧凑的恒星。此外，我们还表明NS周围扩展晕的形成与GW 170817潮汐变形约束不相容。
2021-11-26 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
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 Kinetic Heating of Neutron Stars and An Infrared Window On WIMPs, SIMPs, and Pure Higgsinos
我们确定了一个很大程度上独立于模型的暗物质与核子和电子的相互作用的签名。星系晕中的暗物质，在引力作用下加速到光速的一半以上，向中子星散射，并将动能储存到中子星中，将中子星加热到红外黑体温度。由此产生的辐射可能会被詹姆斯韦伯太空望远镜，三十米望远镜或欧洲极大望远镜探测到。这种机制也会产生星系核球中中子星的光辐射，以及星系中心附近的X射线辐射，因为这些区域的暗物质密度更大。对于GeV-PeV质量的暗物质，暗动力学加热最初会暴露任何自旋无关或自旋相关的暗物质-核子截面超过$2 \times 10^{-45}$ cm $^2$，在更多的望远镜曝光后，灵敏度会提高。对于轻于GeV的暗物质，由于泡利阻塞，截面灵敏度与暗物质质量成反比;对于重于PeV的暗物质，由于需要多个散射体来捕获，截面灵敏度与质量成线性比例。未来对暗区加热的中子星的观测可以确定暗物质是在中子星中湮灭还是仅仅动力学加热。由于在相对论性的核子散射中会发生高达几个GeV的非弹性态间跃迁，因此也可以发现像纯希格斯玻色子那样难以捉摸的非弹性暗物质。
2017-04-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
The Second Love Number of Dark Compact Planets and Neutron Stars with Dark Matter
本文研究了由普通物质和非自湮灭的费米子暗物质组成的致密天体在宽范围的暗物质质量下，以及在弱相互作用和强相互作用暗物质的情况下的质量-半径关系和第二Love数.我们得到稳定的配置紧凑的物体半径小于10公里，质量类似于地球或类星体。在一定的参数范围内，我们发现第二爱数是显着不同的预期相比，中子星没有暗物质。因此，通过获得这些紧凑的对象的紧凑性和测量它们的潮汐变形从引力波探测中子星合并，提取的第二勒夫数的值将允许确定暗物质的存在中子星内部的状态方程的普通物质。
2022-11-25 astro-ph.HE nucl-th
