利用宇宙微波背景限制暗物质湮灭中的系统不确定性

宇宙微波背景（CMB）的各向异性已被证明是限制复合时期暗物质湮灭的有力工具。然而，目前的 CMB 限制是基于一些合理但尚未检验的假设推导出来的，这些假设可能导致对真实界限的错误估计。在本文中，我们考察了这些系统效应的潜在影响。特别是，我们分别研究了湮灭产生的次级粒子在两个能量范围内的传播：首先跟踪从初始粒子能量到 keV 尺度的簇射，然后追踪次级粒子从该尺度到其能量作为热量、电离或介质激发被吸收的过程。我们改进了计算的高能和低能部分，特别是发现我们对高能电子散射产生的低于 10.2 eV 光子损耗的更精确处理，将特定暗物质湮灭模型的限制削弱了高达两倍。另一方面，我们发现我们所考察的低能传播不确定性并未显著影响当前及未来 CMB 数据的结果。我们包含了由簇射传播产生的以莱曼 -α光子形式的精确激发能量评估，并考察了改变氦丰度和氦电离分数的影响。在最近的文献中，常使用不同通道中吸收能量分数的简单近似来推导 CMB 限制：我们评估了使用精确能量分数与近似能量分数的影响。最后，我们确认了在存在暗物质湮灭的情况下，选择再复合代码（RECFAST v1.5 与 COSMOREC 之间）来计算自由电子分数的演化所引入的差异可忽略不计。