对矮椭球星系延展射电连续谱辐射的深度搜寻：对粒子暗物质的影响
摘要
我们提出了对四个近邻矮椭球（dSph）星系的深度射电观测，旨在探测由其晕中弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质湮灭产生的延展同步辐射。Colafrancesco 等人的模型（CPU07）预测，在此类系统中存在角尺度大且分布平滑的射电晕，这源于电子和正电子湮灭产物在湍流磁场中做螺旋运动。我们使用 GBT 在 1.4 GHz 频段对 Draco、Ursa Major II、Coma Berenices 和 Willman 1 dSph 周围总计 40.5 deg^2 的区域进行成图以探测这一湮灭信号，并利用 NVSS 星表极大降低了离散源混淆。我们根据每幅扣除后的图像构建径向面亮度轮廓，并对数据进行刀切法（jackknife）处理以量化其中特征的显著性。在我们 10 arcmin 分辨率的观测中，前景辐射对我们的高银纬图像贡献了 1.8 - 5.7 mJy/beam 的标准差，其中 Draco 和 Coma 的辐射以前景为主。另一方面，我们在 Ursa Major II 和 Willman 1 场未发现显著辐射，并利用 CPU07 的基准模型探讨了这些场未探测到辐射对粒子暗物质的影响。对于质量为 100 GeV、湮灭至 末态且 B = 1 muG 的 WIMP，在采用 CPU07 所优选的带电粒子传播参数集下，Ursa Major II 和 Willman I 的湮灭截面上限为 log<ov,cm^3/s> < -25；这与由两年 Fermi-LAT 数据在伽马射线能段推断出的结果相当。我们讨论了改进此处 <ov> 约束的三种途径，并得出结论：对 dSph 的深度射电观测与高能段的间接 WIMP 搜寻高度互补。
引用
@article{arxiv.1301.5306,
title = {A Deep Search for Extended Radio Continuum Emission From Dwarf Spheroidal Galaxies: Implications for Particle Dark Matter},
author = {K. Spekkens and B. S. Mason and J. E. Aguirre and B. Nhan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.5306},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 11 figures, ApJ, in press. Modified to match accepted version: discussion expanded, results unchanged