暗物质从天体中的蒸发

银河系暗物质（DM）粒子与天体组成成分之间的散射可能导致它们在这些天体中累积。然而，介质的有限温度设定了一个最小质量，即蒸发质量，DM 粒子必须拥有该质量才能保持被俘获。低于此质量的 DM 粒子极有可能经散射获得高于逃逸速度的速度，从而被踢出俘获天体并逃逸。本文中，针对常散射截面与 s 波湮灭，我们计算了处于流体静力平衡的所有球形天体（质量范围跨度为 $[10^{-10} - 10^2]~M_\odot$）的 DM 蒸发质量。我们阐明了蒸发率指数尾部的临界重要性，这一点在近期文献中并未总被重视，并得到一个稳健结果：对于散射截面的几何值以及与核子的相互作用，在银河系本地位置处，处于流体静力平衡的所有球形天体的 DM 蒸发质量近似由 $E_c/T_\chi \sim 30$ 给出，其中 $E_c$ 为 DM 粒子在天体核心处的逃逸能量，$T_\chi$ 为它们的温度。在该情形下，DM 蒸发质量的最小值出现在超级木星与棕矮星处，$m_{\rm evap} \simeq 0.7$ GeV。对于其他散射截面值，在 $10^{-41}~\textrm{cm}^2 \leq \sigma_p \leq 10^{-31}~\textrm{cm}^2$ 范围内（其中 $\sigma_p$ 为自旋无关 DM-核子散射截面），DM 蒸发质量仅变化小于三倍的因子。其对银河系 DM 密度与速度、或散射与湮灭截面等参数的依赖仅为对数形式，且天体密度与温度分布轮廓的细节影响也很小。