不稳定暗物质对大尺度结构的影响及未来巡天的约束

在本文中，我们探讨了衰变暗物质 (DDM) 对大尺度结构的影响以及星系成像巡天可能提供的约束。DDM 模型的研究部分旨在解决标准冷暗物质模型的预测与星系结构观测之间明显的差异。我们的研究旨在为这些模型开发独立的约束。在此类模型中，DDM 衰变为质量较小、稳定的暗物质 (SDM) 粒子和一个显著更轻的粒子。母体 DDM 与子体 SDM 之间的微小质量分裂赋予 SDM 一个反冲或“踢”速度 vk，从而引起物质涨落的自由流抑制。这种抑制可以通过旨在主要约束暗能量的多个即将进行的成像巡天所测量的弱引力透镜功率谱来探测。在线性微扰理论单独有效的尺度上（多极矩 < 300），Euclid 或 LSST 等巡天对于寿命约为 1-5 Gyr 的情况，可以对 vk > 90 km/s 敏感。为了估计更严格的约束，我们使用一个简单的晕演化模型对透镜功率的非线性修正进行建模，该模型与数值模拟吻合良好。在我们最雄心勃勃的预测中，使用多极矩 < 3000，我们发现成像巡天对于寿命 < 10 Gyr 的情况可以对 vk ~ 10 km/s 敏感。弱引力透镜将为现有约束提供一个特别有趣的补充，因为它们将比当代技术更好地探测长寿命区域。对这些雄心勃勃预测的一个警告是，在实现之前，需要通过数值模拟很好地校准非线性尺度上的微扰演化。这项工作推动了利用宇宙学弱引力透镜约束暗物质的数值模拟计划。