Repositorio
Institucional

Banerjee, Ayan

Dark matter admixed relativistic stars: Structural properties and tidal Love numbers

ELSEVIER

CHINESE JOURNAL OF PHYSICS

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We study the impact of bosonic, self-interacting dark matter on structural properties and tidal deformabilities of compact stars. As far as the gravitational theory is concerned, we assume Einstein's gravity in four dimensions with a vanishing cosmological constant. Regarding matter content, we consider a state-of-matter to a linear form of equation-of-state (EoS), while for dark matter we assume a quartic scalar potential, which implies a certain non-linear EoS obtained long time ago. Adopting the two-fluid formalism we integrate the structure equations as well as the Riccati equation for the metric even perturbations imposing appropriate initial conditions at the center of the stars and matching conditions at their surface. We compute the stellar mass and radius, factor of compactness and dimensionless deformability varying several free parameters of the model studied here. Tidal deformability and the corresponding tidal Love number determine the imprint of the underlying EoS within the signals emitted during binary coalescences, and it is expected to be altered due to the presence of dark matter inside the objects. We find that in all cases considered here, the dimensionless deformability of the canonical stellar mass remains lower than the upper bound, Lambda(1.4) < 800. We also look at the stability of these stars based on the Harrison-Zeldovich-Novikov criterion under various conditions. It is observed that the presence of dark matter implies significantly lower highest stellar mass, and also smaller and more compact stars for a given stellar mass.Estudiamos el impacto de la materia oscura bosónica autointeractuante en las propiedades estructurales y las deformabilidades de marea de las estrellas compactas. En cuanto a la teoría gravitacional, asumimos la gravedad de Einstein en cuatro dimensiones con una constante cosmológica nula. Respecto al contenido de materia, consideramos un estado de la materia con una ecuación de estado (EoS) lineal, mientras que para la materia oscura asumimos un potencial escalar cuártico, lo que implica una EoS no lineal obtenida hace mucho tiempo. Adoptando el formalismo de dos fluidos, integramos las ecuaciones de estructura, así como la ecuación de Riccati para las perturbaciones métricas pares, imponiendo condiciones iniciales apropiadas en el centro de las estrellas y condiciones coincidentes en su superficie. Calculamos la masa y el radio estelares, el factor de compacidad y la deformabilidad adimensional variando varios parámetros libres del modelo estudiado. La deformabilidad de marea y el número de Love de marea correspondiente determinan la huella de la EoS subyacente en las señales emitidas durante las coalescencias binarias, y se espera que se vea alterada debido a la presencia de materia oscura dentro de los objetos. Observamos que, en todos los casos considerados, la deformabilidad adimensional de la masa estelar canónica permanece por debajo del límite superior, Lambda(1.4) < 800. También analizamos la estabilidad de estas estrellas según el criterio de Harrison-Zeldovich-Novikov bajo diversas condiciones. Se observa que la presencia de materia oscura implica una masa estelar máxima significativamente menor, así como estrellas más pequeñas y compactas para una masa estelar dada.

artículo original

Compact star

Two-fluid model

Stability

10.1016/j.cjph.2025.06.023

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NEUTRON-STARS

STABILITY

OBJECTS

NEUTRON-STARS

STABILITY

OBJECTS

Física de Partículas y Campos

Física Nuclear

Astronomía

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verde

embargo 24

embargo 24

WOS:001539438500001

Dark matter admixed relativistic stars: Structural properties and tidal Love numbers

artículo original

ELSEVIER

CHINESE JOURNAL OF PHYSICS

Physics, Multidisciplinary

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0577-9073

COST action(European Cooperation in Science and Technology (COST))

COST action CA21106

COST CA22113]

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