通过 z=2 处超深紫外光度函数限制温暗物质粒子质量

我们计算了不同温暗物质（WDM）粒子质量 m_X 下的星系暗物质晕质量函数，并将其与目前 redshift z~2 处已有的最深紫外光度函数推导出的超暗弱星系丰度进行比较。此类观测达到的星等极限 M_UV=-13 使我们能够探测接近或小于半质量模质量尺度 ~10^9 M_sun 的 WDM 质量函数。这使得能够高效区分不同 m_X 下的预测，这些预测被证明与用于将观测到的星系紫外光度与其对应暗物质质量相关联的恒星形成效率无关。采用保守方法考虑星系晕质量函数中现有的理论不确定性，当与最暗弱星系的测得丰度比较时，我们推导出对热遗迹 WDM 粒子质量的稳健限制 m_X>1.8 keV，而与观测光度函数的 Schechter 拟合比较时得到 m_X>1.5 keV。惰性中微子的相应下限取决于产生机制的建模；例如对于 Shi-Fuller 机制，有 m_sterile > 4 keV。我们讨论了观测不确定性对上述 m_X 界限的影响。作为与即将到来的 HST Frontier Field 观测比较的基线，我们提供了针对不同 m_X 和恒星形成效率值下 M_UV=-13 的暗弱星系丰度的预测，这些预测在 z~4 之前有效。