来自多体衰变暗物质的高能中微子

自 IceCube 合作组报告 PeV-TeV 中微子以来，已提出各种粒子物理模型，试图通过暗物质粒子衰变为中微子和其他标准模型粒子来解释中微子能谱。在此类情景中，通常预期会同时发射$\gamma$射线。因此，多信使关联对于暗物质的间接探测通常至关重要。近年来$\gamma$射线天文学的发展对暗物质性质施加了严格限制，特别是过去几年 Fermi$\gamma$射线卫星的观测结果。受 IceCube 观测到的$\gamma$射线缺失以及中微子能谱形状的启发，我们讨论了一种情景：暗物质是 PeV 尺度的粒子，与其他不可见粒子强耦合，且其衰变产物不包含带电粒子。作为实现这种可能性的一个例子，我们考虑了一种费米子暗物质模型，该模型衰变为一个中微子和许多不可见费米子。该暗物质衰变是隔离的，即发射产物主要是中微子和暗费米子。该模型的一个显著特征是产生了围绕暗物质能量尺度的宽带中微子能谱。我们将此模型应用于多 PeV 暗物质，并结合 IceCube 数据讨论了可能的可观测后果。特别是，该模型可以解释$\sim10-100$ TeV 中等能量处的大通量，也可能解释 PeV 处的第二个峰值，同时不违反来自 Fermi 以及 CASA-MIA 等空气簇射实验的严格$\gamma$射线限制。