暗物质模型对再电离时期21厘米信号双谱的影响
宇宙学与河外天体物理
2020-08-31 v2
摘要
暗物质的性质决定了首批坍缩暗晕的形成时间线，从而影响再电离的源。在此，我们考虑两种不同的暗物质模型：冷暗物质（CDM）和热温暗物质（WDM），并研究它们如何影响再电离时期（EoR）及其21厘米观测量。利用一组模拟，我们发现，在WDM情形下，小尺度上的结构形成受到抑制，导致低质量暗物质暗晕的数量比CDM情形更少。假设源产生电离光子的效率保持不变，这导致在任意给定宇宙时刻产生的电离光子总数更少，从而使再电离过程延迟。我们还发现，与CDM相比，WDM情形下中性氢（HI）拓扑结构和21厘米图存在可见差异。然而，在相同中性 fraction 下，21厘米功率谱的差异很小。因此，我们聚焦于EoR 21厘米信号中的非高斯性，通过其双谱进行量化。我们发现，与CDM相比，WDM模型中的21厘米双谱（由HI拓扑驱动）显著不同，即使质量平均中性 fraction 相同也是如此。这表明，21厘米双谱是区分不同暗物质模型的一种独特且有前景的方法，并可用于在未来EoR观测中约束暗物质的性质。
引用
@article{arxiv.2004.04808,
title = {Impact of dark matter models on the EoR 21-cm signal bispectrum},
author = {Anchal Saxena and Suman Majumdar and Mohd Kamran and Matteo Viel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.04808},
year = {2020}
}
备注
13 pages, 13 figures, accepted for publication in MNRAS