undefined

Radio signatures from encounters between neutron stars and QCD-axion minihalos around primordial black holes

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Nurmi, Sami; Schiappacasse, Enrico D.; Yanagida, Tsutomu T.

Tiivistelmä

Probing the QCD axion dark matter (DM) hypothesis is extremely challenging as the axion interacts very weakly with Standard Model particles. We propose a new avenue to test the QCD axion DM via transient radio signatures coming from encounters between neutron stars (NSs) and axion minihalos around primordial black holes (PBHs). We consider a general QCD axion scenario in which the PQ symmetry breaking occurs before (or during) inflation coexisting with a small fraction of DM in the form of PBHs. The PBHs will unavoidably acquire around them axion minihalos with the typical length scale of parsecs. The axion density in the minihalos may be much higher than the local DM density, and the presence of these compact objects in the Milky Way today provides a novel chance for testing the axion DM hypothesis. We study the evolution of the minihalo mass distribution in the Galaxy accounting for tidal forces and estimate the encounter rate between NSs and the dressed PBHs. We find that the encounters give rise to transient line-like emission of radio frequency photons produced by the resonant axion-photon conversion in the NS magnetosphere and the characteristic signal could be detectable with the sensitivity of current and prospective radio telescopes. It would be important to investigate in detail search strategies for such signals which would provide a novel pathway for QCD axion detection.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Helsingin yliopisto

Schiappacasse Enrico D.

Nurmi Sami

Jyväskylän yliopisto

Schiappacasse Enrico Orcid -palvelun logo

Nurmi Sami

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Numero

9

Artikkelinumero

004

Julkaisu­foorumi

60067

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Ei

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka; Avaruustieteet ja tähtitiede

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdistynyt kuningaskunta

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1088/1475-7516/2021/09/004

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä