来自多次低频射电观测对大马可波罗云的暗物质湮灭约束

Zhanfang Chen; Feng Huang; Taotao Fang

来自多次低频射电观测对大马可波罗云的暗物质湮灭约束

高能天体物理现象 2025-05-26 v2 宇宙学与河外天体物理高能物理 - 唯象学

作者: Zhanfang Chen , Feng Huang , Taotao Fang

摘要

大马可波罗云（LMC）的低频射电辐射假设主要来自于能量在磁场中耗损产生的非热 synchrotron 辐射。本文考虑两种 $e^+/e^-$ 的来源：暗物质（DM）湮灭和与巨型恒星相关的宇宙射线（CR）。我们采用双幂律模型 $S_{nth} =S_{DM}(\frac {\nu}{\nu_{\star}})^{-\alpha_{DM}}+S_{CR}( \frac {\nu}{\nu_{\star}})^{-\alpha_{CR}}$ 对 19.7 MHz 到 1.4 GHz 的多次低频射电观测进行拟合。其中 $\nu_{\star}$ 设为 1.4 GHz， $S_{CR}$ 可基于全球射电-红外相关性确定。我们采用固定 $\alpha_{CR}$ 取值从 0.80 到 0.55 的情形，得到 $\alpha_{DM}$ 范围为 0.21 到 0.66。给定固定的 $\alpha_{CR}$ 值，我们推导出暗物质湮灭引起的 synchrotron 辐射在不同射电频率的上限。 $\alpha_{CR}$ 较大的值代表来自宇宙射线的 $e^+/e^-$ 谱更硬，这会导致 $\alpha_{DM}$ 较小值，从而允许暗物质湮灭在低频率下产生更少的 synchrotron 辐射。在相同的磁场假设下，我们发现频率越低，对暗物质参数空间的约束越强。同时，随着 synchrotron 辐射峰值频率随 $e^+/e^-$ 能量的减小而降低，来自低频率对暗物质性质的约束在暗物质质量较低的情况下更为严苛。未来的低频射电测绘应被视为一种有前景且强大的约束暗物质的方法。

关键词

暗物质湮灭大马可波罗云低频射电观测 synchrotron 辐射逆问题

引用

@article{arxiv.2412.03163,
  title  = {Constraints on dark matter annihilation in the Large Magellanic Cloud from multiple low-frequency radio observations},
  author = {Zhanfang Chen and Feng Huang and Taotao Fang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.03163},
  year   = {2025}
}

备注

20 pages, 6 figures

来自多次低频射电观测对大马可波罗云的暗物质湮灭约束

摘要

关键词

引用

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