具有稀有与频繁暗物质自相互作用的宇宙学模拟
宇宙学与河外天体物理
2022-09-07 v2 星系天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
具有自相互作用的暗物质(DM)是标准宇宙学模型小尺度问题的一种有前景的解决方案。在此我们首次进行了频繁 DM 自相互作用(对应于小角 DM 散射)的宇宙学模拟。我们分析的重点在于发现并理解与 traditionally 假设的稀有 DM(大角)自散射的差异。为此,我们计算了 DM 密度分布、物质功率谱、两点关联函数以及晕和子晕质量函数。此外,我们研究了 DM 晕的密度轮廓及其形状。我们发现总体上大角与小角散射表现相当相似,仅有少数例外。特别是,在相同截面下,与稀有自相互作用相比,频繁自相互作用的卫星数目被显著抑制。总体而言我们观察到,虽然使用单一测量量可能难以确立两种情况间的差异,但这一简并可通过多个测量量的组合来打破。例如,卫星计数与晕密度或形状轮廓的组合可允许区分稀有与频繁自相互作用。作为我们分析的一个副产品,我们首次给出了频繁自相互作用截面的上限。
引用
@article{arxiv.2205.02243,
title = {Cosmological simulations with rare and frequent dark matter self-interactions},
author = {Moritz S. Fischer and Marcus Brüggen and Kai Schmidt-Hoberg and Klaus Dolag and Felix Kahlhoefer and Antonio Ragagnin and Andrew Robertson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.02243},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 16 figures + appendices, accepted for publication in MNRAS