利用银河系卫星星系限制温暗物质粒子质量

动机充分的粒子物理理论预言了某些粒子（如惰性中微子）的存在，这些粒子在早期宇宙中获得了不可忽略的热速度。这些粒子可能表现为温暗物质（WDM），并在与粒子质量近似成反比的尺度上在线性密度功率谱中产生小尺度截断。如果该质量在 keV 量级，则截断发生在矮星系尺度上。因此，在 WDM 模型中，小星系（如绕银河系晕运行的卫星星系）的丰度取决于温粒子的质量。该丰度也与宿主星系晕的质量成比例。我们使用 \galform 星系形成半解析模型来计算暗物质为温性宇宙中的星系性质。利用此方法，我们可以将预测的卫星光度函数与观测到的银河系矮椭球星系数据进行比较，从而确定热产生 WDM 粒子质量的下限。该下限强烈依赖于银河系晕质量的取值，并在一定程度上依赖于所假设的重子物理过程；我们考察了这两种依赖性。对于我们的基准模型，我们发现对于 3.3 keV 的粒子质量（Viel 等人近期通过对 Lyman-$\alpha$ 森林的分析得出的 2$\sigma$ 下限），要求银河系晕质量 $> 1.4 \times 10^{12}$ \msun。对于同一基准模型，我们还发现，如果银河系晕质量小于 $1.1 \times 10^{12}$ \msun，则所有 WDM 粒子质量均被排除（95% 置信度）；而如果银河系晕质量大于 1.8 $\times 10^{12}$ \msun，则仅允许大于 2 keV 的 WDM 粒子质量。