暗物质晕中子晕族群的解析方法

在宇宙结构形成的标准模型中，暗物质晕通过引力不稳定性形成。该过程是分层的：较小的系统较早坍缩，随后合并形成较大的晕。由最大暗物质晕宿主的星系团位于这一层级的顶端，代表宇宙中最大且最后形成的结构，而较小且最先形成的晕则是那些地球大小的暗子晕，它们虽已被理论预测并在数值模拟中发现，但尚无任何观测迹象表明其存在。质量为 $m$、红移为 $z$ 的晕在当前时刻成为质量为 $M$ 的更大晕的一部分的概率，可以在扩展的 Press & Schecter 理论框架下，利用前身（条件）质量函数来描述。利用前身质量函数，我们在红移为零时解析计算了子晕在质量、形成epoch以及形成epoch处密度场峰值稀有度方面的分布。这是针对银河系大小的系统进行的，假设了球对称和椭球坍缩模型。我们的计算假设小前身进入母晕后不会因动力学过程而损失质量，且不会与其他子晕相互作用。对于 $\mathrm{\Lambda}$CDM 功率谱，我们得到的子晕质量函数 $\mathrm{d}n/\mathrm{d}m$ 正比于 $m^{- \alpha}$，其中模型无关的 $\alpha \sim 2$。假设暗物质是弱相互作用大质量粒子，推断出的分布被用于测试利用类 GLAST 卫星在 $\gamma$ 射线能段间接探测此类子晕族群的可行性。