宇宙学中暗物质湮灭的若干方面

宇宙微波背景（CMB）对暗物质湮灭的约束是理解暗物质本质的独特有力工具。在复合与再电离之间暗物质向标准模型粒子的湮灭加热重子、电离中性氢，并改变 CMB 的可见度函数。令人惊讶的是，随着未来宇宙学巡天预期灵敏度的显著提升，CMB 对暗物质湮灭的界限预计不会显著改善。在本文中，我们将给出 CMB 约束起源的简单物理解释，并说明为何它们几乎被当前观测所饱和。本质特征在于暗物质湮灭主要影响电离分数，而该分数仅在宇宙处于中性时期才能显著增大。由此产生的对 CMB 的改变发生在大角尺度上，并导致与再电离光学深度相似的现象学。我们将解析与数值地展示这种对 CMB 的影响。最后，我们将讨论改变电离分数对大尺度结构的额外影响。