利用高红移 21 厘米线实验揭示暗物质本质
高能天体物理现象
2014-11-20 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
对中性氢红移 21 厘米线的观测将为早期宇宙打开新的窗口。通过影响星系际介质 (IGM) 的热历史和电离历史，湮灭暗物质 (DM) 可在 21 厘米信号中留下可探测的印记。基于公开可用的 21cmFAST 代码，我们计算了质量为 10 GeV 的弱相互作用大质量粒子 (WIMP) 暗物质候选者的 21 厘米信号。暗物质湮灭最显著的作用在于比天体物理 X 射线源更早且更均匀地加热 IGM。这在大尺度 ( Mpc) 21 厘米功率谱幅值的红移演化中留下了几个明确且定性的特征：(i) 与 IGM 加热相关的局部最大值（峰值）可能低于其他最大值；(ii) 加热峰值可能出现在 IGM 相对于宇宙微波背景 (CMB) 处于发射状态时；(iii) 当 IGM 温度与 CMB 温度相当时，功率谱可能出现急剧下降（全局最小值）。这些特征对天体物理不确定性具有鲁棒性，并将易于被第二代干涉仪探测到。我们还简要表明，衰变温暗物质在加热 IGM 方面的作用微乎其微。
引用
@article{arxiv.1408.1109,
title = {Unveiling the nature of dark matter with high redshift 21 cm line experiments},
author = {Carmelo Evoli and Andrei Mesinger and Andrea Ferrara},
journal= {arXiv preprint arXiv:1408.1109},
year = {2014}
}
备注
17 pages, 5 figures. Published in JCAP