衰变暗物质的宇宙学模拟：对暗物质晕小尺度结构的影响
宇宙学与河外天体物理
2015-06-19 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
我们提出了一组 N 体模拟，针对一类不稳定暗物质粒子衰变为稳定且无相互作用的暗物质粒子的模型，其衰变寿命与哈勃时间相当。我们研究了稳定暗物质所获得的运动学反冲速度对从星系团到银河系质量尺度的暗物质晕结构的影响。对于银河系质量的晕，我们利用高分辨率放大（zoom-in）模拟来探索衰变对银河系子结构的影响。一般而言，圆速度与反冲速度量级相当的晕受衰变影响最为显著。我们表明，寿命与哈勃时间相当且反冲速度约为 20-40 km/s 的衰变暗物质模型，可以显著减少银河系子晕的丰度及其内部密度。我们还将子晕的圆速度剖面与对银河系矮卫星星系的观测约束进行了比较。有趣的是，我们发现不违反当前天体物理约束的衰变暗物质模型，能够显著缓解与本星系群矮卫星星系的丰度和密度相关的、文献中详尽记录的“缺失卫星问题”以及较新的“太大而不能失败问题”。晚期衰变暗物质模型的一个相对独特的特征是，它们预测晕会随时间发生显著演化。这是一个重要的考量因素，因为在高红移处、衰变发生之前，衰变模型展现出与冷暗物质相同的结构形成序列。我们得出结论，衰变暗物质模型做出的预测与本星系群中小星系的观测解释相关，并且可以通过本星系群矮星系的运动学以及即将到来的大规模巡天进行测试或约束。
引用
@article{arxiv.1406.0527,
title = {Cosmological Simulations of Decaying Dark Matter: Implications for Small-scale Structure of Dark Matter Halos},
author = {Mei-Yu Wang and Annika H. G. Peter and Louis E. Strigari and Andrew R. Zentner and Bryan Arant and Shea Garrison-Kimmel and Miguel Rocha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.0527},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 14 figures, references added, labels added in figure 1 & 2, submitted to MNRAS