中文

矮星系暗示暗物质质量大于 $\mathbf{2.2 \times 10^{-21}} \,\mathbf{eV}$

宇宙学与河外天体物理 2025-04-28 v3 星系天体物理 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学

摘要

已广泛确立,通过要求给定星系的德布罗意波长小于星系的维里半径,可获得暗物质粒子质量 mm 的下界。仅针对典型矮星系而言,这一下界约为 m1022eVm\gtrsim 10^{-22}\, \mathrm{eV}。然而,这一下界从未被精确或严谨地推导。我们利用银河卫星星系 Leo II 的星体运动学数据,对暗物质波函数及其密度轮廓进行自洫的统计重构。通过与数据驱动的、模型无关的重构进行比较,并采用最大均值偏差(maximum mean discrepancy)的一种变体作为统计度量,我们确定局部宇宙中暗物质的自洫描述要求 m>2.2×1021eV(CL>95%)m>2.2 \times 10^{-21}\,\mathrm{eV}\,\mathrm{(CL>95\%)}。这一下界不依赖于任何关于宇宙学、微观物理(包括自旋)或暗物质动力学的假设,仅假设暗物质主要由单一玻色子粒子组成。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.20374,
  title  = {Dwarf galaxies imply dark matter is heavier than $\mathbf{2.2 \times 10^{-21}} \, \mathbf{eV}$},
  author = {Tim Zimmermann and James Alvey and David J. E. Marsh and Malcolm Fairbairn and Justin I. Read},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.20374},
  year   = {2025}
}

备注

5 pages, 3 figures. The jaxsp library is available at https://github.com/timzimm/jaxsp. v3: version accepted by PRL, additional appendix added on dsph modelling, v2: significantly expanded appendix containing jaxsp numerical checks and more details on statistical approach