星系中的暗物质：暗物质粒子质量约为7 keV
摘要
温暗物质（WDM）指的是质量在keV量级的暗物质粒子。在大尺度上（超过约100 kpc的结构），WDM和冷暗物质（CDM）给出与观测一致的结果。在中等尺度上，WDM给出了正确的子结构丰度。在星系核内部，低于约100 pc的尺度上，经典的N体WDM物理模拟是不正确的，因为在此尺度上量子WDM效应很重要。WDM量子计算（托马斯-费米方法）提供了与观测一致的星系核、星系质量、速度弥散和密度轮廓。对于在热平衡中退耦的暗物质粒子（热遗迹），所有证据指向一个2 keV的粒子。值得注意的是，惰性中微子在非热平衡中退耦，其原初功率谱类似于2 keV热遗迹，当惰性中微子质量约为7 keV时。因此，WDM可以由7 keV的惰性中微子构成。令人兴奋的是，Bulbul等人（2014）宣布探测到一条星系团X射线发射线，这可能对应于7.1 keV惰性中微子的衰变，中微子衰变混合角为sin^2 2θ ~ 7×10^{-11}。这是支持惰性中微子WDM的进一步论据。重子在星系中占暗物质的10%或更少，预计会对纯WDM结果产生修正。暗物质粒子的探测取决于粒子物理模型。keV量级的惰性中微子（主要的WDM候选者）可以通过氚和铼的β衰变以及钬的电子俘获来探测。惰性中微子衰变为X射线可以通过观测暗物质主导的星系以及黑体CMB谱的畸变来探测。到目前为止，没有出现任何针对WDM的有效反对意见。
引用
@article{arxiv.1304.0759,
title = {Dark matter in galaxies: the dark matter particle mass is about 7 keV},
author = {H. J. de Vega and N. G. Sanchez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.0759},
year = {2014}
}
备注
18 pages, 7 figures. Based on Lectures by H J de V at NuMass 2013, Milano-Bicocca, Feb 2013; at Cosmic Frontiers, SLAC, March 2013 and by H J de V and N G S at the Chalonge Torino Colloquium 2013, Apr 2013 and The Paris Chalonge Colloquium July 2014. Updated and expanded version