利用BOSS数据与大尺度结构有效场论约束衰变暗物质

我们根据在有效场论大尺度结构（EFTofLSS）形式下分析的BOSS-DR12数据，结合Planck、Pantheon及其他BOSS的重子声学振荡（BAO）测量，更新了对两个衰变暗物质模型的宇宙学约束。在第一个模型中，冷暗物质（CDM）的一个分数 $f_{\rm dcdm}$ 以寿命 $\tau$ 衰变为暗辐射（DR）。在第二个模型（最近被提出作为 $S_8$ 张力潜在的解决方案）中，所有CDM以寿命 $\tau$ 衰变为DR和一个大质量温暗物质（WDM）粒子，其中CDM静止质量能量的分数 $\varepsilon$ 转移给DR。利用近期文献中的数值代码，我们首次计算了这两个模型在EFTofLSS下的中度非线性（物质与星系）功率谱。对于DR产物情形，我们得到在寿命短于宇宙年龄时 $f_{\rm dcdm}\lesssim0.022$（95%置信水平），以及在长寿命 regime 下假设 $f_{\rm dcdm}\to1$ 时 $\tau/f_{\rm dcdm} \gtrsim 250$ Gyr 的约束。我们表明Planck数据对这些约束贡献最大，而EFTofBOSS相比传统BAO和红移空间畸变（$f\sigma_8$）数据仅提供了边际改进。对于DR和WDM衰变产物情形，我们发现EFTofBOSS数据在结合来自KiDS-1000的 $S_8$ 先验时，显著改善了68%置信水平下对CDM寿命的约束。我们表明，为了拟合EFTofBOSS数据同时将 $S_8$ 降低以匹配KiDS-1000，最佳拟合模型具有更长寿命 $\tau = 120$ Gyr，更大的反冲速度 $v_{\rm kick}/c \simeq \varepsilon \simeq 1.2\%$，而无EFTofBOSS时为（$\tau = 43$ Gyr, $\varepsilon =0.6\%$）。我们预期未来的巡天将对这类模型提供极精确的约束。