银河系弥漫伽马射线辐射对暗物质湮灭的限制
高能天体物理现象
2014-03-05 v2 星系天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
近年来，伽马射线、宇宙线、红外及射电天文学的进展使我们对银河系介质性质的理解有了显著提升。在本工作中，我们利用 DRAGON 代码数值求解宇宙线传播方程，并在包围银河系的二维网格中计算伽马射线发射率，以自洽的方式研究银河系弥漫伽马射线辐射模型。我们的模型已与现有的宇宙线和伽马射线数据进行了交叉验证。我们探讨了银河系中的暗物质湮灭能在多大程度上贡献于不同天区方向的弥漫伽马射线流强。此外，我们讨论了非暗物质性质的天体物理不确定性对推导出的伽马射线限制的影响。这些不确定性与银河系的扩散性质、星际气体以及星际辐射场的能量密度有关。质量约为 10 GeV 且主要湮灭为强子的轻暗物质，受到朝向银河系内部区域伽马射线观测的更强限制，且受气体分布假设的影响最大；而质量在 TeV 量级且主要湮灭为轻子的暗物质，其最严格的限制来自避开银河系盘面、朝向银河系中心的观测，主要的天体物理不确定性在于辐射场能量密度。此外，我们提出了一种从弥漫伽马射线能谱推导暗物质分布轮廓限制的方法。这些结果关键依赖于所假设的暗物质粒子质量及其最终湮灭产物的类型。
引用
@article{arxiv.1308.4135,
title = {Constraints on dark matter annihilations from diffuse gamma-ray emission in the Galaxy},
author = {Maryam Tavakoli and Ilias Cholis and Carmelo Evoli and Piero Ullio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1308.4135},
year = {2014}
}
备注
34 pages, 11 figures, 3 appendices; v2 in agreement with JCAP published version, small revisions in text, results and conclusions unchanged