WMAP7及未来CMB对湮灭暗物质的约束：对GeV尺度WIMP的启示
宇宙学与河外天体物理
2015-05-27 v3 高能物理 - 唯象学
摘要
(背景) 我们计算了当前和未来宇宙微波背景(CMB)测量对质量低于电弱尺度的湮灭暗物质(DM)的约束：m_{DM}=5-100 GeV。特别地，我们将注意力集中在该质量范围的低端，因为最近有声称指出质量为m_{DM} ~ 10 GeV的DM粒子与CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果一致，同时也可作为解释Fermi和WMAP haze观测结果的可行DM候选者。(目标) 我们研究了CMB谱对粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型(不)依赖性。我们试图找到一个简单且实用的方案，以估计当前和未来CMB对一大类DM湮灭模型的限制。(结果) 我们表明，在所研究的DM质量范围内，DM湮灭的CMB信号与大尺度结构形成的细节、DM晕的分布与轮廓以及其他宇宙学不确定性无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以仅用一个参数来描述，即在DM湮灭中被中微子带走的能量比例。作为主要结果，我们提供了一个简单且相当通用的拟合公式，用于计算CMB对轻WIMP湮灭截面的约束。我们表明，对于中微子很少的湮灭通道，CoGeNT、DAMA青睐的质量范围内的热遗迹DM与目前的CMB数据存在严重冲突，并且对于所有可能的DM湮灭通道，它都将被Planck任务明确检验。此外，我们的发现强烈反对了这样一种主张，即具有m_{DM} ~ 10 GeV和的热遗迹DM湮灭可能是Fermi和WMAP haze的起因。
引用
@article{arxiv.1103.2766,
title = {WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs},
author = {Gert Hütsi and Jens Chluba and Andi Hektor and Martti Raidal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1103.2766},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 5 figures, A&A accepted