利用Fermi-LAT数据限制星系团中γ射线的暗物质贡献
高能天体物理现象
2023-05-03 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
星系团是宇宙中最大的引力束缚系统。其动力学由暗物质（DM）主导，这使它们成为间接暗物质搜寻的最佳目标之一。我们分析了费米大面积望远镜（Fermi-LAT）收集的12年数据，方向指向49个因距地球近且X射线流量高而被选中的星系团，这使其成为最有希望的目标。我们首先考虑子结构分布的不同假设，为每个星系团建立物理动机明确的暗物质密度模型。然后我们在500 MeV至1 TeV之间的Fermi-LAT数据中联合搜寻γ射线信号。当考虑子晕质量分布斜率α=1.9和最小质量M_min=10^{-6} M_⊙时，我们发现一个可能与暗物质相关的γ射线信号，统计显著性为2.5σ-3.0σ。对于b\bar{b}湮灭道，最佳拟合的暗物质质量和湮灭截面分别为m_χ=40-60 GeV和⟨σv⟩=(2-4)×10^{-25} cm^3/s。当我们考虑α=2.0和M_min=10^{-9} M_⊙时，最佳拟合截面降至⟨σv⟩=(4-10)×10^{-26} cm^3/s。对于两种暗物质子结构模型，我们发现的⟨σv⟩值与由银河系矮球状星系未探测到γ射线流量所得上限之间存在张力。因此该信号更可能与星系团内区域宇宙线与气体和光子场碰撞产生的γ射线相关。
引用
@article{arxiv.2303.16930,
title = {Constraining the dark matter contribution of $\gamma$ rays in Cluster of galaxies using Fermi-LAT data},
author = {Mattia Di Mauro and Judit Pérez-Romero and Miguel A. Sánchez-Conde and Nicolao Fornengo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.16930},
year = {2023}
}
备注
27 Pages, 13 Figures. Accepted for publication in the PRD journal