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非弹性自互作用暗物质的宇宙学:线性演化与观测约束

宇宙学与河外天体物理 2026-04-28 v2 高能物理 - 唯象学

摘要

我们研究在两个暗物质组分且质量分裂较小的情形下,对非弹性自互作用暗物质的线性宇宙学演化,假设两个组分具有热力学初始条件。我们推导了两种组分之间非弹性转换的耦合背景方程与扰动方程,考虑幂律型和低速饱和型横截面。外变性转换将动能注入轻组分,产生压力支撑,抑制小尺度结构并在物质功谱中产生暗物质声振。 resulting 在尺度 k>1hMpc1k > 1\,h\,\mathrm{Mpc}^{-1} 处的截止值取决于横截面规范化值、速度依赖性、暗物质质量以及质量分裂。利用使用修改巴尔斯顿求解器计算的线性功谱,我们应用 Lyman-α\alpha 林谱数据和高红移紫外光度函数的重构约束,发现排斥区域非单调但封闭,主要由有效转换与快速耗尽重组件之间的竞争驱动。这些结果表明,封闭的多组分暗物质内部热力学学状况可在结构形成中留下可观测的痕迹,为探索封闭暗物质提供了互补探针。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.15006,
  title  = {Cosmology of Inelastic Self-Interacting Dark Matter: Linear Evolution and Observational Constraints},
  author = {Xin-Chen Duan and Yue-Lin Sming Tsai and Ziwei Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.15006},
  year   = {2026}
}

备注

33 pages, 8 figures, 1 table, comments are welcome