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利用白矮星和 IMBH 探测暗物质冠

宇宙学与河外天体物理 2016-03-23 v1 星系天体物理

摘要

白矮星 (WD) 是稠密恒星团核心中预期会聚集的暗物质 (DM) 冠里最有希望的暗物质粒子捕获者。DM 粒子可能在 WD 核心中达到足够密度,通过自湮灭释放能量。与我们的银河系中心(寻找此类效应最有希望的区域)相关的消光使得探测 DM 燃烧 WD 的潜在相关光度变得不可能。然而,在足够接近且消光不严重的较小恒星系统(如 ω\omega-Cen)中,我们或许能够探测到 DM 燃烧 WD。我们研究了在含有 IMBH 的恒星团中探测 DM 燃烧 WD 的前景,与不含 IMBH 的团相比,这导致中心处 DM 密度更高。我们计算了 IMBH 附近 WD 对 WIMP 的俘获率,并估计了 WD 根据其到星团中心距离会发出的光度。对 ω\omega-Cen 的直接求和 NN-体模拟在感兴趣半径范围内给出了不可忽略数量的 WD。我们将我们的假设应用于已发表的 ω\omega-Cen 中心恒星的 HST/ACS 观测以搜寻 DM 燃烧 WD,尽管由于拥挤和不完备性我们无法辨认出任何明显候选体,但我们证明它们在高中光度处的聚集将是独特的。我们预言 DM 燃烧将导致冷却序列在暗端截断。在未来对稠密恒星团(如球状星团或超致密矮星系)的观测中探测 DM 燃烧,将使我们能够探查 DM 分布的不同模型以及诸如 DM 粒子在核子上的散射截面等特征。另一方面,如果 DM 燃烧 WD 确实存在,其数量和性质可暗示 IMBH 的存在。

关键词

引用

@article{arxiv.1512.00456,
  title  = {Probing dark matter crests with white dwarfs and IMBHs},
  author = {Pau Amaro-Seoane and Jordi Casanellas and Rainer Schödel and Emily Davidson and Jorge Cuadra},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1512.00456},
  year   = {2016}
}

备注

Submitted. Comments welcome. Abstract has been abridged