利用SPT-3G和CMB-S4未来弱引力透镜约束的星系团丰度探测相互作用暗扇区模型
宇宙学与河外天体物理
2025-03-12 v1 高能物理 - 唯象学
摘要
我们预测了当前和未来星系团丰度测量对探测冷暗物质（CDM）范式偏离的灵敏度。具体而言，我们考虑了一类暗扇区模型，其特征是暗物质与暗辐射成分之间存在相互作用（IDM-DR）。这种设置可以通过非阿贝尔规范对称性自然实现，并有可能解释ΛCDM中出现的张力。我们创建了正在进行的SPT-3G以及未来CMB-S4巡天通过热Sunyaev-Zeldovich效应（tSZE）选择的星系团的模拟星表。两个数据集均辅以来自下一代弱引力透镜数据（ngWL）的团质量校准，例如来自Euclid任务和Vera C. Rubin天文台的预期数据。我们考虑了一个IDM-DR场景，其参数选择与Planck 2018数据一致，并且也导致一些局部结构形成分析所指示的低值。考虑到质量测定和团tSZE选择中的系统和随机不确定性，我们发现SPT-3G×ngWL和CMB-S4×ngWL的团数据都将能够区分该IDM-DR模型与ΛCDM，从而检验暗物质-暗辐射相互作用是否导致降低。假设IDM-DR，我们预测暗辐射温度可以确定到约40%（SPT-3G×ngWL）和10%（CMB-S4×ngWL）（68%置信度），而可以以百分比精度恢复。此外，我们表明IDM-DR可以与有质量中微子区分开，并且如果真实宇宙学模型是ΛCDM，团计数将能够将暗辐射温度约束在宇宙微波背景温度的约10%以下（95%置信度）。
引用
@article{arxiv.2312.17622,
title = {Probing interacting dark sector models with future weak lensing-informed galaxy cluster abundance constraints from SPT-3G and CMB-S4},
author = {Asmaa Mazoun and Sebastian Bocquet and Mathias Garny and Joseph J. Mohr and Henrique Rubira and Sophie M. L. Vogt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.17622},
year = {2025}
}