来自 Ia 型超新星引力透镜的恒星质量致密天体作为暗物质的限制
宇宙学与河外天体物理
2018-10-10 v2 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
尽管对暗 matter（DM）在宇宙中的丰度已有非常精确的认识，其本质仍未知。不同于新基本粒子的一种假设认为 DM 由宏观致密晕天体（MACHO）构成，例如极早期宇宙中形成的黑洞。恒星质量原初黑洞（PBH）所受的约束不如其他质量区间严格，并可能与激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到的引力波信号相关。因此，需要新方法来约束致密天体作为 DM 候选者的可行性。本文报道了由 Ia 型超新星（SNe）引力透镜得到的致密天体丰度限制。当前 SNe 数据集在 95% 置信水平下约束致密天体占宇宙总物质成分的比例小于 35.2%（Joint Lightcurve Analisis）和 37.2%（Union 2.1）。结果对大于 （太阳质量）的质量有效，限制来自 SNe 相对于透镜爱因斯坦半径的尺寸。我们通过计算真实 SNe 尺寸和不同 PBH 质量下的放大概率，展示了约束的质量范围。我们的限制对 的致密天体总丰度敏感，并与其他观测检验互补。这些结果对宇宙学参数、异常值剔除、相关噪声和选择偏差均稳健。因此，PBH 和其他 MACHO 作为与 LIGO 引力波探测相关天体的 DM 主导形式被排除。这些限制约束了预言恒星质量 PBH 产生的早期宇宙模型，并加强了对更轻形式 DM（包括新基本粒子）的支持。
引用
@article{arxiv.1712.02240,
title = {Limits on stellar-mass compact objects as dark matter from gravitational lensing of type Ia supernovae},
author = {Miguel Zumalacarregui and Uros Seljak},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.02240},
year = {2018}
}
备注
16 pages, 9 figures. Discussion on finite SNe size and outliers expanded. Version accepted for publication in PRL