矮不规则星系伽马射线暗物质间接探测的理论预测
宇宙学与河外天体物理
2018-10-24 v5 星系天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
我们研究矮不规则(dIrr)星系作为通过伽马射线进行暗物质(DM)间接搜寻的一类新目标。在点源分析框架下，矮球状(dSph)星系通常被认为是最好的间接DM搜寻目标类别之一。然而，由于其运动学的不确定性，dSph的DM含量和天体物理J因子通常受到显著误差的影响。在本文中，我们研究了一个包含36个dIrr的样本作为潜在感兴趣目标。在通用旋转曲线框架下，dIrr星系的运动学为其DM晕密度分布提供了良好估计，进而为其天体物理J因子提供了良好估计。我们计算了这36个dIrr星系的J因子。我们发现其值范围与dSph星系的J因子相当。但是，与dSph不同，dIrr中预期存在额外的天体物理伽马射线背景成分，这归因于它们的恒星形成活动。在本文中，我们通过理论方法表明，对于我们样本中的星系，额外的天体物理背景成分可忽略不计。因此，我们得出结论，dIrr星系可被视为伽马射线DM搜寻的额外点源目标。作为本研究的首个应用，我们展示了Fermi-LAT望远镜对这些天体的灵敏度极限，并计算了对DM粒子质量和湮灭截面的限制。我们得出结论，对多个dIrr星系的单独研究结果尚不能与对最有希望的dSph星系之一即SEGUE1的分析相竞争。然而，考虑到SEGUE1的J因子计算中与对称性相关的不确定性可能会改变这一结论。此外，我们计算了样本中7个最有希望的dIrr星系联合分析的限制。
引用
@article{arxiv.1706.01843,
title = {Theoretical predictions for dark matter detection in dwarf irregular galaxies with gamma rays},
author = {V. Gammaldi and E. V. Karukes and P. Salucci},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.01843},
year = {2018}
}
备注
24 pages, 13 figures: Replaced with version accepted by PRD