2022-11-01
众多的天文学观测表明宇宙中大约有26%的物质是不发光的“暗物质”。暗物质的发现可以追溯到上个世纪30年代，而至今人们依然未能完全理解暗物质到底是什么。因此，理解暗物质的起源是现代天文学和物理学的一大挑战。作为暗物质的候选体之一，质量为10-23电子伏特的超轻矢量暗物质受到广泛关注。矢量暗物质是由矢量玻色子构成的暗物质。在宇宙极早期的暴胀期间，当超轻矢量场的质量小于哈勃尺度时，超轻矢量场可以均匀凝聚，并在暴胀后的某一时期发生相干振荡。相干振荡的矢量场表现为非相对论性的物质，进而可以作为暗物质的候选体。
暗物质的探测是当代粒子物理及天体物理的热门研究领域。在银河系尺度上，相干振荡的超轻矢量暗物质会诱导出频率为纳赫兹左右的时空振荡。通过定期监测数十颗自转非常稳定的毫秒脉冲星，脉冲星计时阵相当于一个星系尺度的引力波探测器。作为在纳赫兹频段的探测器，脉冲星计时阵正好可以探测超轻矢量暗物质引起的时空振荡信号。帕克斯脉冲星计时阵合作组在其第二次发布的数据中搜寻超轻矢量暗物质诱导的信号；尽管没搜寻到该信号，该工作得到了对矢量暗物质模型参数的观测限制。该限制有助于理解暗物质的特性。
橘色实线代表帕克斯脉冲星计时阵（PPTA）数据对矢量暗物质能量密度的上限。
最近，该项工作以快报（Letter）形式发表于国际学术期刊《物理评论D》（Physical Review D）。国科大杭州高等研究院的吴玉梅博士为论文的第一作者；北京师范大学引力波与宇宙学实验室的陈祖成博士和朱兴江研究员以及中国科学院理论物理研究所的黄庆国研究员为该论文的共同通讯作者；合作者还包括帕克斯脉冲星计时阵（PPTA）合作组的其他成员。
论文链接为https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.106.L081101
预印本论文链接为https://arxiv.org/abs/2210.03880
