衰变暗物质在宇宙空洞上的印记

标准宇宙学模型假设超过 85% 的物质以无碰撞且无压的暗物质形式存在。文献中已提出不稳定的衰变暗物质作为标准冷暗物质模型的扩展。本文研究了一种暗物质衰变且产物粒子相对于暗物质运动的情景。我们发展了一个协变流体力学模型,其中衰变通过两个暗尘埃流体组分之间的能量-动量转移来建模。我们用衰变率 $\Gamma$ 和产物暗物质粒子的注入速度 $v_i$ 对该模型进行参数化。我们应用该框架研究宇宙空洞的演化,空洞是重子物质含量低的环境。因此,与富重子环境不同,空洞提供了测量受复杂重子过程污染较小的暗物质信号的机会。我们发现 S 型空洞的增长被暗物质衰变所改变,在现今留下印记。本文作为概念验证,表明宇宙空洞可用于研究暗物质物理。我们认为未来对空洞的宇宙学观测应关注所报道特征的符号,以确认或排除衰变暗物质情景。所报道特征的缺失可依据 $\Gamma > H_0^{-1}$ 和 $v_i<10$ km/s 对暗物质衰变施加约束。