21 cm 信号与暗物质湮灭和天体物理过程之间的相互影响
宇宙学与河外天体物理
2016-08-17 v1 高能物理 - 唯象学
摘要
未来的专用射电干涉仪，包括 HERA 和 SKA，是非常有前景的工具，旨在通过测量来自中性氢的 21 cm 信号来研究再电离时期及更晚时期。暗物质 (DM) 湮灭为带电粒子改变了宇宙的热历史，从而影响了 21 cm 信号。准确预测 DM 的效应强烈依赖于对晕内湮灭的建模。在这项工作中，我们使用最新的 DM 湮灭产物能量沉积率计算、对晕内 DM 湮灭贡献的恰当处理，以及由普朗克卫星最新宇宙学测量所允许的湮灭截面值。考虑到当前对驱动再电离时期、X 射线加热和 Lyman- 泵浦的天体物理过程描述的不确定性，我们发现将 DM 特征与纯天体物理效应（与早期恒星形成过程或晚期星系 X 射线发射相关）区分开来将是一项具有挑战性的任务。我们得出结论，只有质量约为 MeV 的 DM 粒子湮灭可能在 21 cm 信号上，特别是 21 cm 功率谱上，留下明确的印记。这与文献中先前更乐观的结果形成对比，那些结果声称即使对于高得多的 DM 质量也可能存在强信号。在不同宇宙时期对 21 cm 信号的额外测量对于打破 DM 湮灭与天体物理效应之间的强参数简并，并明确挑出不同于 MeV 质量的 DM 印记至关重要。
引用
@article{arxiv.1603.06795,
title = {The 21 cm signal and the interplay between dark matter annihilations and astrophysical processes},
author = {Laura Lopez-Honorez and Olga Mena and Ángeles Moliné and Sergio Palomares-Ruiz and Aaron C. Vincent},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.06795},
year = {2016}
}
备注
25 pages, 10 figures