重新审视核-尖点问题及利用低面亮度星系旋转曲线在O(0.1) eV约束暗物质相变
宇宙学与河外天体物理
2013-05-30 v2 星系天体物理
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
最近提出了一种名为束缚暗物质（BDM）的新粒子物理模型，其中暗物质（DM）粒子在阈值能量（Ec）以上无质量，并通过非微扰方法在低于该能量时获得质量。因此，BDM模型描述了在星系内部区域为相对论性热暗物质的DM粒子，而在晕密度低于ρ_c = Ec^4的区域则描述非相对论性冷暗物质。为了在星系中实现这一想法，我们使用了一个特定的DM核状轮廓，该轮廓包含三个参数：晕的标度长度（rs）和密度（ρ_0），以及源于BDM模型相对论性本质的核半径（rc）。我们通过拟合来自THINGS巡天的17个低面亮度星系的旋转曲线来测试该模型。由于能量Ec参数化了底层粒子物理模型导致的相变，它与星系或结构形成的细节无关，因此DM轮廓参数rs、rc、Ec受到约束，只留下两个自由参数。该样本的高空间和速度分辨率允许通过数值实现质量模型的卡方拟合优度检验来推导模型参数。我们将拟合结果与Navarro-Frenk-White（NFW）、Burkert和伪等温（ISO）轮廓进行了比较。通过结果我们得出结论，BDM轮廓的拟合效果优于或等同于NFW、Burkert和ISO轮廓，并且与先前的结果一致，表明核状轮廓比N体模拟所暗示的尖点轮廓更受青睐。我们还计算了不同星系和物质含量下BDM参数rc和Ec的二维似然，发现当DM晕是唯一成分时，平均星系核半径rc=300 pc，相变能量Ec=0.11 eV。在Kroupa质量模型中，我们得到核半径rc=1.48 kpc，能量Ec=0.06 eV。
引用
@article{arxiv.1107.5560,
title = {Core-Cusp revisited and Dark Matter Phase Transition Constrained at O(0.1) eV with LSB Rotation Curve},
author = {Jorge Mastache and Axel de la Macorra and Jorge L. Cervantes-Cota},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.5560},
year = {2013}
}
备注
54 pages, 26 Figures. Submitted to Phys. Rev. D. Refer also to Phys.Rev.D84:121301,2011