利用 JWST 高红移观测限制暗物质相互作用的可行性
星系天体物理
2022-08-09 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
对高红移宇宙的观测为限制暗物质 (DM) 的本质提供了有希望的途径。随着 James Webb Space Telescope (JWST) 的出现，这一点将更加凸显。作为 Effective Theory of Structure Formation (ETHOS) 项目的一部分，我们运行了星系形成的宇宙学模拟，以比较冷暗物质 (CDM) 与具有不同相对论耦合和自相互作用强度的替代 DM 模型中的高红移星系。相互作用的 DM 场景在小尺度上的线性功率谱中产生了一个截断，随后是一系列“暗声学振荡”。我们发现，对于所考虑的模型，DM 相互作用抑制了 以下星系的丰度。功率谱中的截断相对于 CDM 延迟了结构形成。在 ETHOS 中最终质量与其 CDM 对应物相同的对象，其特征是具有更剧烈的早期恒星形成阶段。在 时， 的星系在 CDM 中占恒星形成的 60% 以上，而在 ETHOS 中它们仅贡献了约一半的恒星形成密度。这些差异随着红移降低而减小。我们发现，在我们检查的星系族群的各项特性中，DM 自相互作用的影响与相对论耦合（即星系形成的有效初始条件）的影响相比可以忽略不计。最后，我们表明高红移下星系的成团强度对 DM 物理学高度敏感，尽管这些差异体现在可能对 JWST 而言太小而无法测量的尺度上。
引用
@article{arxiv.2203.04985,
title = {The feasibility of constraining DM interactions with high-redshift observations by JWST},
author = {Ali Kurmus and Sownak Bose and Mark Lovell and Francis-Yan Cyr-Racine and Mark Vogelsberger and Christoph Pfrommer and Jesús Zavala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.04985},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 11 figures, 3 Tables. Comments are welcome. Updated based on referee's comments. Accepted to MNRAS on July 29, 2022