来自衰变拓扑缺陷的暗物质

我们研究了由衰变拓扑缺陷（特别是宇宙弦）产生的暗物质。在拓扑缺陷或“自上而下”(TD) 情景中，暗物质注入率随时间按幂律变化，指数为 $p-4$。我们找到了一个闭式公式，适用于所有 $p < 3/2$ 的情况，该公式能准确重现 Boltzmann 方程的解。我们研究了两种情景（$p=1$，$p=7/6$），其动机源于衰变为 TeV 能标态且具有高分支比衰变为暗物质粒子的宇宙弦。对于通过 s-wave 或 p-wave 湮灭的暗物质模型，我们找到了参数空间中的区域，其中 TD 模型可以解释 Planck 测得的暗物质残留密度。我们发现，即使标准冻结-out 计算低估了残留密度，拓扑缺陷仍可成为暗物质的主要来源，从而可能导致暗物质湮灭率出现潜在的巨大“增强因子”(boost factor)。我们考察了由幺正性产生的对此情景的暗物质模型无关限制，并讨论了来自间接暗物质搜索实验的模型相关限制示例。在研究的四种情况中，对于具有显著 TeV 能标态衰变通道的宇宙弦，$G\mu$的上限比当前的宇宙微波背景限制严格得多。