Génération d'étoiles à neutrons ultra-compacts avec de la matière noire bosonique

Dans ce travail, nous examinons les propriétés des étoiles à neutrons mélangées avec de la matière noire bosonique scalaire auto-interagissante. L'interaction de la matière noire est décrite par un potentiel généralisé en loi de puissance. Nous réalisons une analyse de stabilité de ces objets à deux fluides en étudiant l'apparition des modes radiaux instables. Nous trouvons des configurations d'étoiles à neutrons-matière noire ultra-compacts où la matière de l'étoile à neutrons est confinée à un rayon de cœur de valeurs inférieures à 7 km, ce qui est inaccessibilité pour des étoiles à neutrons pures. La masse maximale gravitationnelle totale de ces configurations ultra-compacts peut avoir des valeurs de 3.4 \, M_. Avec notre ansatz général du potentiel en loi de puissance, nous montrons que la compacité de ces solutions peut être extrême, c'est-à-dire que la compacité est C = 1/3 ou même plus grande, les rendant suffisamment compactes pour avoir un anneau lumineux imitant des trous noirs. Ces objets ultra-compacts sont stables et possèdent un halo de matière noire tout en ayant un cœur en matière hadronique. Avec l'ajout de matière noire aux étoiles à neutrons, des mesures récentes inhabituelles de la masse et du rayon des étoiles compactes peuvent être expliquées. Nous concluons que des mesures apparemment contradictoires des masses et des rayons des étoiles à neutrons pourraient non seulement être une indication de la présence de matière noire autour d'un cœur en matière hadronique qui est stabilisé par le potentiel gravitationnel de la matière noire, mais pourraient également servir à démêler la force d'auto-interaction de la matière noire. Notre travail pointe vers une équation d'état rigide pour le fluide de matière noire, plutôt qu'une douce.