유한온도 중성자별에 액시온을 더한 '쿼키오닉 크로스오버' 모형 연구
연구진은 유한온도 중성자별이 쿼크 핵을 중심으로 액시온이 섞인 바리온 매질에 둘러싸인 구조를 가정하고, 급격한 1차 전이 구성에서 나타나는 열역학적 불안정성을 피하는 쿼키오닉 기반의 매끄러운 크로스오버 상태방정식(EoS)을 세워 톨먼-오펜하이머-볼코프(TOV) 방정식을 풀었다. 액시온은 강한 CP 문제를 해결하기 위해 도입된 페체이-퀸(PQ) 대칭 깨짐에서 생성되는 유사 난부-골드스톤 보손으로, 암흑물질(DM) 후보로도 꼽힌다. 계산 결과 액시온 생성은 별 내부 반지름 5~11km 구간에서 최대였고, 액시온 질량의 약 60%가 중심부에 집중되며 질량에 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 온도는 중성자별의 반지름과 달리 질량에는 미미한 영향만 미쳤다.
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고속 전파 폭발(FRB) 편광 측정으로 은하계 밖 액시온 유사 암흑물질 탐색
연구진은 중국 500m 구경 구형 전파망원경(FAST)이 관측한 초활동성 반복 고속전파폭발 FRB 20220912A의 시간 분해 편광 측정을 이용해 은하계 밖 액시온 유사 입자(ALP) 암흑물질을 탐색했다. FRB 20220912A 모은하의 암흑물질 밀도 분포를 가정할 때, ALP 질량 약 1.4×10⁻²¹~5.2×10⁻²⁰ eV 구간에서 ALP-광자 결합상수 상한값 g_aγ < 3.4×10⁻¹¹~1.9×10⁻⁹ GeV⁻¹을 얻었다. 저자들은 FRB로 얻은 제한이 다른 방법보다 경쟁력이 높지는 않지만, 은하계 규모 탐사를 보완해 은하계 밖 거리 규모에서 액시온 유사 암흑물질을 탐지하는 대안이 된다고 밝혔다. FAST의 지속적인 편광 관측이 이어지면 더 낮은 질량 영역까지 제한을 확장할 수 있다.
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원시 중성자별 1차 상전이, kHz·MHz 다중대역 중력파와 지연 중성미자 신호 예측
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arXiv에 공개된 논문은 격변 이론(catastrophe theory)의 관점에서 하이브리드 별의 질량-반지름 관계가 가질 수 있는 위상 구조를 논의했다. 연구진은 핵물질과 쿼크물질 사이에 1차 상전이가 하나 있다고 가정하고, 조절 변수가 변할 때 격변 퍼텐셜 함수의 분기 구조에 따라 치밀성의 (불)안정 가지가 나타나거나 사라지는 과정을 정성적으로 설명했다.
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