衰变暗物质与矮星系晕的缺失

Lambda-CDM 宇宙学中固有的等级成团似乎产生了许多观测到的大尺度结构特征。但仍存在一些显著问题，包括对本星系群维里化群体中矮星系数量的过高预测（高出因子 10）。人们已提出几种次级效应来解决这一问题。然而，尚不清楚主要解决方案是依赖于天体物理过程（如超新星的早期反馈），还是可能依赖于暗物质本身尚未确定的性质。在本文中，我们结合假设的暗物质衰变过程 $D \to D'+l$（其中 $D$ 为不稳定粒子，$D'$ 为质量较大的子粒子，$l$ 为另一质量较轻或可能无质量的子粒子），对矮星系晕的演化进行了详细计算。该过程优先加热较小的晕，使其在演化过程中膨胀并降低其当前的圆周速度。我们发现，如果 $dm/m_{D'} \sim 5\text{--}7 \times 10^{-5}$（其中 $dm$ 为初态与末态之间的质量差），该机制可以很好地解释观测到的速度为 $10\text{--}20$ km/s 的系统数量比数值模拟预测值少因子 4 的现象。相应的寿命 $\tau$ 不能长于约 30 Gyr，但可能短至仅几 Gyr。