来自再电离和河外伽马射线背景对轻子湮灭暗物质的约束
宇宙学与河外天体物理
2010-11-02 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
摘要
PAMELA、Fermi 和 HESS 实验 (PFH) 在宇宙正电子和电子通量中显示出异常超出。一个非常令人兴奋的可能性是，这些超出是由湮灭暗物质 (DM) 引起的。在本文中，我们利用漫射河外伽马射线背景的观测数据以及对最后散射面光学深度的测量，计算了对轻子湮灭暗物质的约束，并将这些约束与 PFH 在 m_{DM} - <\sigma_A v> 平面上的偏好区域进行比较。通过使用 PYTHIA 蒙特卡洛工具指定能量输入的详细形式，我们求解了辐射传输方程，从而能够确定被宇宙介质吸收的能量以及剩余用于漫射伽马射线背景的能量。我们发现，来自光学深度测量的约束能够完全排除 \tau^{-}+\tau^{+} 湮灭通道的 PFH 偏好区域，并几乎完全排除 \mu^{-}+\mu^{+} 湮灭通道的 PFH 偏好区域。结果表明，这些约束非常稳健，几乎不依赖于低红移成团增强。来自伽马射线背景的约束对所假设的暗晕浓度模型敏感，并且对于幂律模型，排除了所有轻子湮灭通道的 PFH 偏好区域。我们还发现，可能存在在低红移下完全电离宇宙的模型。然而，这些模型在 z > ~100 时产生过大的自由电子比例，与光学深度测量相冲突。此外，这些情况下的湮灭截面大小大于 PFH 数据所建议的值。
引用
@article{arxiv.0906.4550,
title = {Constraints on leptonically annihilating Dark Matter from reionization and extragalactic gamma background},
author = {Gert Huetsi and Andi Hektor and Martti Raidal},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.4550},
year = {2010}
}
备注
A&A accepted, minor changes/additions, added references