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利用各向同性 $\gamma$ 射线背景限制暗物质湮灭:更新限值与未来潜力

宇宙学与河外天体物理 2014-02-05 v3 高能天体物理现象 高能物理 - 唯象学

摘要

费米 γ\gamma 射线空间望远镜 ({\it Fermi}) 上的大视场望远镜 (LAT) 所测得的各向同性 γ\gamma 射线背景 (IGRB) 的本质仍未完全阐明。不可忽略的贡献可能源自未分辨的河外源群,如类星体、恒星形成星系或银河系毫秒脉冲星。近期关于视线方向 (l.o.s.) 大视角活动星系核 (AGN) 产生的弥漫 γ\gamma 射线辐射的预测表明,这一微弱但数量众多的群体预计也会对总 IGRB 强度做出显著贡献。IGRB 的一个更奇特的贡献来源是暗物质 (DM) 弱相互作用大质量粒子 (WIMPs) 成对湮灭产生 γ\gamma 射线。在本工作中,我们通过纳入来自瞬时发射和逆康普顿散射的光子,评估了高纬度 (>10>10^\circ) 区域留给银河系 DM 的空间,并强调了新发现的错位 AGN (MAGN) 贡献对此类分析的影响。汇总 IGRB 所有显著的银河系和河外成分后,我们发现,要对热产生 DM 设定严格界限,仍需更深入地理解相关的天体物理不确定性。另一方面,我们也证明,一旦当前的不确定性稍有降低,IGRB 有望成为检验 DM WIMP 假说最具竞争力的{\it 未来}途径之一。事实上,如果 MAGN 的贡献即使达到与我们当前理解一致的最大水平的 90%,热产生的 WIMPs 作为质量高达数 TeV 的 DM 候选者也将受到严重限制。

关键词

引用

@article{arxiv.1303.3284,
  title  = {Constraining dark matter annihilation with the isotropic $\gamma$-ray background: updated limits and future potential},
  author = {Torsten Bringmann and Francesca Calore and Mattia Di Mauro and Fiorenza Donato},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1303.3284},
  year   = {2014}
}

备注

11 pages revtex4, 9 figures. Matches published version