研究用 Fermi-LAT 探测暗物质子晕作为扩展源

结构形成的冷暗物质（DM）模型预言银河系中存在 DM 子晕。在 DM 为弱相互作用大质量粒子的标准范式中，子晕预期会在伽马射线中发光，并提供可用当前仪器（特别是 Fermi 卫星上的大面积望远镜（LAT））探测的信号。这是针对矮椭球星系和未证认 Fermi-LAT 源搜寻 DM 信号的主要动机。从位于较高银纬的未关联源探测到显著角扩展被视为识别 DM 子晕的“确凿”特征。在本工作中，我们借助银河系冷 DM 晕的最先进模型，系统地探索了用 Fermi-LAT 探测扩展子晕的可探测性。我们模拟了 DM 信号，探索了银河系内子晕分布与 DM 轮廓的不同假设，并通过逼真的 Fermi-LAT 分析流程重建其通量。在最乐观情形下，我们表明可以对高于 $3 \times 10^{-26}$ cm$^3$/s（对于 100 GeV DM 质量）的湮灭截面探测到扩展 DM 子晕，该值仍与现有伽马射线约束相容，且在此情形下，源相对于点源假设的扩展性偏好是显著的。而对于更弱的信号，子晕不仅未呈现显著扩展，甚至无法作为点源被显著探测到。