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Radio signal of axion-photon conversion in neutron stars: A ray tracing analysis

机译：中子恒星轴光子转换的无线电信号：射线跟踪分析

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Axion dark matter can resonantly convert into photons in the magnetospheres of neutron stars (NSs). It has recently been shown that radio observations of nearby NSs can therefore provide a highly sensitive probe of the axion parameter space. Here we extend existing calculations by performing the first three-dimensional computation of the photon flux, taking into account the isotropic phase-space distribution of axions and the structure of the NS magnetosphere. In particular, we study the overall magnitude of the flux and its possible time variation. We find that overall signal strength is robust to our more realistic analysis. In addition, we find that the variance of the signal with respect to the NS rotation is washed out by the additional trajectories in our treatment. Nevertheless, we show that SKA observations toward J0806.4-4123 are sensitive to g a γ γ ～ 3 × 10 ? 13 ? ? GeV ? 1 at m a ～ 7 × 10 ? 6 ? ? eV , even when accounting for Doppler broadening. Finally, we provide the necessary code to calculate the photon flux for any given NS system https://github.com/mikaelLEROY/AxionNS_RayTracing.
机译：轴暗物质可以在中子恒星（NSS）的磁光液中激增进入光子。最近已经表明，附近NSS的无线电观察可以提供轴参数空间的高敏感探头。在这里，我们通过执行光子通量的第一三维计算来扩展现有的计算，考虑到轴的各向同性相空间分布和NS磁层的结构。特别是，我们研究了通量的总大小及其可能的时间变化。我们发现整体信号强度对我们更现实的分析具有鲁棒性。此外，我们发现通过我们治疗中的附加轨迹冲洗了信号相对于NS旋转的差异。尽管如此，我们表明对J0806.4-4123的SKA观察对G Aγγ〜3×10敏感？ 13？还GEV？ 1在m a〜7×10？ 6？还EV，即使考虑到多普勒扩大。最后，我们提供必要的代码来计算任何给定的NS系统https://github.com/mikaelleroy/axionns_raytracing的光子通量。

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