Melhorando as restrições na matéria escura ultraleve do Axion da captura gravitacional

Os áxions ultraleves podem ser capturados gravitacionalmente por corpos massivos como o Sol, produzindo estados de átomos gravitacionais ligados ao Sol que amplificam a densidade local da matéria escura por meio da captura aprimorada por Bose. Mostramos que, para uma constante de decaimento representativa $f_a\sim 3, 5\times10^7$ GeV, a densidade de matéria escura do axion local na Terra pode crescer até mais de dez vezes o valor galáctico padrão de $ρ_0 = 0, 4 \text{GeV/cm}^{3}$.

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Resumo: Os áxions ultraleves podem ser capturados gravitacionalmente por corpos massivos como o Sol, produzindo estados de átomos gravitacionais ligados ao Sol que amplificam a densidade local de matéria escura por meio da captura aprimorada por Bose. Para massas de áxions no intervalo $10^{-14}\text{eV}\lesssim m_a \lesssim 10^{-13}\text{eV}$, esse mecanismo se torna exponencialmente eficiente.

Mostramos que, para uma constante de decaimento representativa $f_a\sim 3, 5\times10^7$ GeV, a densidade de matéria escura do axion local na Terra pode crescer até mais de dez vezes o valor galáctico padrão de $\rho_0 = 0, 4 \text{GeV/cm}^{3}$. Incorporando essa sobredensidade, derivamos limites atualizados para o acoplamento áxion-fóton a partir de medições terrestres e de satélite existentes e apresentamos projeções aprimoradas para experimentos futuros.

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