对 21-cm 反常暗物质解释的严格约束
高能物理 - 唯象学
2018-07-11 v1 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
高能天体物理现象
天体物理仪器与方法
摘要
EDGES 合作组最近报告了在全球 21-cm 谱中探测到一个比预期更强的吸收特征，其中心频率对应于红移 z ~ 17。这一观测已被解释为在该时期气体由于与暗物质散射而被冷却的证据。在本研究中，我们探讨这一可能性，应用来自宇宙微波背景、轻元素丰度、超新星 1987A 以及多种实验室实验的约束。在考虑这些约束后，我们发现能够产生观测到的 21-cm 信号的绝大部分参数空间被排除。唯一仍可行的模型范围是由一小部分（约 0.3-2%）暗物质组成、其粒子质量约 10-80 MeV 并通过微小电荷 epsilon ~ 10^{-6}-10^{-4} 与光子耦合的情形。此外，为避免在早期宇宙中过产生，此类模型必须补充额外的耗尽机制，例如通过 L_{\mu}-L_{\tau} 规范玻色子的湮灭或湮灭为一对快速衰变的隐 sector 标量。
引用
@article{arxiv.1803.02804,
title = {Severely Constraining Dark Matter Interpretations of the 21-cm Anomaly},
author = {Asher Berlin and Dan Hooper and Gordan Krnjaic and Samuel D. McDermott},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.02804},
year = {2018}
}
备注
7 pgs, 3