对 Kination 期间暗物质产生的新约束

我们对暴胀结束与大爆炸核合成开始之间时期的无知，限制了对暗物质起源与演化的理解。一种可能性是，宇宙的能量密度由快速滚动的标量场主导，而辐射浴的温度足以热产生暗物质。我们研究了暗物质密度的演化，并导出了在此类 kination 期间产生的暗物质遗迹丰度的解析表达式。在暗物质未达到热平衡的 kination 情景中，需要 $\langle \sigma v \rangle < 2.7\times 10^{-38} \,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$ 以产生观测到的暗物质密度，同时允许宇宙在温度达到 $3 \, \mathrm{MeV}$ 时变为辐射主导。在暗物质确实达到热平衡的 kination 情景中，需要 $\langle \sigma v \rangle > 3\times 10^{-26} \,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$ 以产生观测到的暗物质丰度。我们利用 Fermi Gamma-Ray Telescope 对矮椭球星系的观测以及 High Energy Stereoscopic System 对银河系中心的观测来约束这些 kination 情景。将 $\langle \sigma v \rangle$ 的幺正性约束与这些观测约束相结合，设定了如果 ${\langle \sigma v \rangle > 3\times 10^{-31} \,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}}$ 时，宇宙在经历 kination 时期后变为辐射主导的温度下限。该下限介于 ${0.05 \, \mathrm{GeV}}$ 与 ${1 \, \mathrm{GeV}}$ 之间，具体取决于暗物质湮灭通道。