宇宙学复合谱能否帮助我们理解湮灭暗物质？

在本文中，我们探讨了暗物质湮灭对宇宙学复合谱的潜在影响。通过这个例子，我们旨在证明宇宙学复合谱原则上对复合期间可能存在的额外能量释放的细节敏感。我们仅限于那些在宇宙微波背景能量谱中产生可忽略的原初畸变的暗物质模型。然而，由于在宇宙学复合时期，大部分沉积的能量可以直接用于中性原子的电离和激发，因此宇宙学复合谱和电离历史仍可能受到显著影响。我们使用多能级HI和HeI复合代码计算了宇宙学复合谱的修正，表明由于暗物质湮灭诱导的未补偿跃迁回路，会产生额外的光子。正如我们在此说明的，结果取决于沉积能量在加热、电离和激发之间的详细分支比。原则上，这种依赖性应该允许我们在测量宇宙学复合谱时，揭示潜在湮灭暗物质模型（或更一般地说，导致能量注入的机制）的性质。然而，对于复合期间潜在暗物质湮灭率的当前上限，宇宙学复合谱仅受到百分之几水平的影响。尽管如此，我们认为宇宙学复合谱将提供另一种独立且非常直接的方法，来检验高红移处是否存在额外的电离或激发光子源。这将为可能发生的（非标准）过程打开一个新的窗口（摘要已删节）。