通过M31射电观测对暗物质湮灭的约束
宇宙学与河外天体物理
2015-06-15 v1
摘要
我们利用邻近星系M31的射电观测来约束暗物质粒子质量和湮灭截面。暗物质在M31晕中湮灭产生高能轻子，这些轻子在星系磁场中产生射电频率的同步辐射。我们预测了两个湮灭通道的预期射电流量：\chi\chi -> bb* 和 \chi\chi -> \tau^+\tau^-。然后将其与四个射电巡天观测到的M31中心射电发射数据进行比较：VLSS (74 MHz)、WENSS (325 MHz)、NVSS (1400 MHz) 和 GB6 (4850 MHz)。假设标准的NFW暗物质密度轮廓和仙女座星系内保守的磁场分布，我们发现热遗迹湮灭截面 <\sigma v> = 3*10^{-26} cm^3/s 或更高仅允许WIMP质量大于100 GeV（湮灭到bb*）和55 GeV（湮灭到\tau^+\tau^-）。考虑到暗物质密度和磁场分布的潜在不确定性，上述WIMP极限质量可低至两个通道均为23 GeV，高至湮灭到bb*和\tau^+\tau^-分别为280 GeV和130 GeV。这些质量值超过了目前已知的Fermi伽马观测最佳约束：分别为40 GeV和19 GeV [A.Geringer-Sameth and S.M.Koushiappas, Phys. Rev. Lett. 107, 241303 (2011)]。对相关区域磁场的精确测量和M31暗物质密度轮廓的更好重建将能够减少我们排除限度的不确定性。
引用
@article{arxiv.1304.0517,
title = {Constraints on dark matter annihilation by radio observations of M31},
author = {A. E. Egorov and E. Pierpaoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.0517},
year = {2015}
}
备注
Submitted into Phys. Rev. D