CMB photons shedding light on dark matter
暗物质（DM）粒子的湮灭或衰变会影响宇宙的热历史，并在宇宙微波背景（CMB）各向异性中留下可观测到的特征。利用WMAP7和最近的小尺度CMB数据，我们更新了在光滑宇宙学背景下DM粒子湮灭率的约束条件。基于Press-Schechter形式主义的系统分析，我们还表明，在关于晕的浓度和形成红移的合理假设下，小红移的晕中的DM湮灭可以完全解释在CMB中观察到的再电离模式。我们发现，一个混合的再电离模型的基础上DM湮灭晕以及恒星形成的红移z~6.5可以同时考虑到CMB的观测，并满足从冈恩-彼得森效应推断的约束。然而，这些模型往往重新加热星系间介质（IGM）远高于观测界限：通过包括一个现实的前IGM温度在低红移，我们发现更强的宇宙学界限的湮灭截面比与CMB单独。
2012-12-10 astro-ph.CO hep-ph
Joint probes of dark matter annihilation from neutrino detectors and CMB targets
School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院玛丽埃塔·布劳粒子物理研究所）
提出将中微子有效数目和宇宙微波背景谱畸变作为互补观测量，联合中微子探测器与CMB实验探测MeV-GeV质量暗物质湮灭到中微子的信号。
2026-06-05 astro-ph.CO hep-ph
WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs
我们计算了当前和未来的宇宙微波背景（CMB）测量对质量低于电弱标度的湮灭暗物质（DM）的约束：m_{DM} = 5 - 100 GeV。特别是，我们把我们的注意力集中在这个质量范围的低端，作为DM粒子与质量m_{DM}~10 GeV最近已被声称是一致的CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果，同时也提供了可行的DM候选人来解释费米和WMAP雾的测量。（目的）研究CMB谱与粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型依赖性。我们试图找到一个简单而实用的配方，估计当前和未来的CMB边界上的广泛的一类DM湮灭模型。（结果）在所研究的DM质量范围内，DM湮没的CMB信号与DM晕的大尺度结构形成、分布和轮廓等宇宙学不确定性的细节无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以用一个参数来描述，即DM湮灭过程中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而通用的计算轻WIMP湮灭截面的CMB约束的拟合公式。我们表明，热遗迹DM在CoGeNT，DAMA青睐的质量范围是在一个严重的冲突与目前的CMB数据的湮灭通道与中微子很少，肯定会被普朗克任务测试的所有可能的DM湮灭通道。此外，我们的发现强烈反对这样一种说法，即能量为m_{DM}~10 GeV、能量为$~9 × 10 ^{-25} cm ^{3} s ^{-1}的热残余DM湮灭可能是费米和WMAP雾的原因。<sigma_av>
2011-09-29 astro-ph.CO hep-ph
CMB bounds on dark matter annihilation: Nucleon energy-losses after recombination
本文研究了在红移100<z<~2000处由暗物质湮灭产生的质子和反质子的传播和能量损失。在暗物质湮灭为夸克、胶子和弱规范玻色子的情况下，质子和反质子携带了注入e^ \pm和γ的能量的20%左右，但是当从改变的复合历史推导宇宙微波背景边界时，它们的相互作用通常被忽略。在这里，我们遵循数值的能量损失的历史，典型的质子/反质子在宇宙介质。我们发现，大约一半的能量被引导到光子和e^ \pm，我们提出了一个简单的处方，以估计相应的加强宇宙微波背景边界上的暗物质湮灭截面。
2013-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Observability of CMB spectrum distortions from dark matter annihilation
本文研究暗物质湮灭造成的CMB光谱畸变，表明$s$波在（Super-）PIXIE灵敏度下不可观测，而$p$波可产生可达$μ≈3×10^{-8}$的原初$μ$畸变，并给出质量、退耦温度及截面上限约束。
2024-06-23 astro-ph.CO hep-ph
CMB data constraint on self-annihilation of dark matter particles
最近，暗物质粒子的自湮没被提出来解释ATIC和PAMELA实验结果中的“WMAP Haze”和高能正电子和电子过剩现象。如果暗物质的自湮灭发生在宇宙等离子体的复合附近，则暗物质自湮灭释放的能量延迟了复合，从而影响CMB各向异性。利用最新的宇宙微波背景数据，我们研究了暗物质粒子的自湮没。在这项调查中，我们没有发现统计上显著的证据，并对<sigma v>/ m_chi施加上限。来自普朗克探测器和费米伽马射线望远镜的即将到来的数据将使我们能够打破一些参数简并改善对暗物质粒子自湮灭的限制。
2010-08-10 astro-ph.CO
Updated CMB constraints on Dark Matter annihilation cross-sections
暗物质（DM）湮灭产生的二次粒子在红移100<z<1000处的注入影响了复合过程，在宇宙微波背景（CMB）各向异性上留下了印记。在这里，我们提供了一个新的评估所设置的约束CMB数据的质量和自湮没截面的DM粒子。我们的新分析包括最新的WMAP（7年）和ACT数据，以及DM湮灭能量与热气体之间随时间变化的耦合的改进处理。我们特别表明，改进的测量偏振信号的地方已经严格的限制光DM粒子，排除“热”WIMP的质量小于约10 GeV。
2011-06-08 astro-ph.CO
Visualizing Invisible Dark Matter Annihilation with the CMB and Matter Power Spectrum
我们研究了暗物质湮灭的宇宙学特征，其中暗物质湮灭为与标准模型解耦的暗辐射粒子。在简单的基准模型，我们认为在这里，这种无形的湮灭决定了遗迹丰富的DM通过黑暗的热冻结。我们证明了IAnDM可以通过可观察到的、新的相关签名来揭示自己：尺度依赖的$ΔN_\text{eff}$ DM剩余湮没导致的宇宙微波背景（CMB）谱中额外有效中微子的数量（μ s）增加，而声峰的相位相对于SM中微子的相位向相反的方向移动，类似于散射效应（流体状）热暗辐射;此外，IAnDM诱导修改的物质功率谱，类似于那些由于温暖的暗物质。目前的数据是敏感的IAnDM质量高达$\sim200$千电子伏，而未来的观测将提高这一范围，特别是如果后期DM湮灭截面是相对于标准的热值，这可以实现在各种情况下增强。这项工作也证明了一个新的可能性，实现热亚MeV DM与可观察到的信号。
2019-07-17 astro-ph.CO hep-ph
Relic density and CMB constraints on dark matter annihilation with Sommerfeld enhancement
我们计算了暗物质粒子的遗迹密度是如何改变的，当它们的湮灭是由索末菲机制增强由于汤川相互作用的湮灭粒子。保持暗物质丰度与目前的观测范围一致，需要标准化的s-波湮灭截面相比，没有增强模型减少。抑制的水平取决于颗粒模型的具体参数，动力学解耦温度具有最大的影响。我们发现，截面可以减少多达一个数量级的极端情况下。我们还计算了这种Sommercury增强湮灭的能量注入所引起的CMB能谱的μ型畸变。我们的结果表明，在共振附近，与束缚态，扭曲可以足够大，以排除由COBE/FIRAS实验发现的上限|mu| <9.0 × 10 ^（-5）。
2010-03-04 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraints on WIMP Annihilation: Energy Absorption During the Recombination Epoch
我们详细计算了暗物质湮灭注入的能量在z ~ 1000处加热和电离光子-重子等离子体的速率，并为广泛的湮灭通道和DM质量的相关红移范围提供了精确的拟合函数。由此产生的扰动的电离历史可以约束的CMB温度和偏振角功率谱的测量。我们表明，模型，适合最近测量的过剩10-1000 GeV的电子和正电子宇宙射线已经接近95%的置信限从WMAP。最近发射的普朗克卫星将能够排除DM对这些过度的广泛解释。在暗物质的模型与索默托增强湮灭，其中sigma v上升与WIMP速度下降，直到某个饱和点，WMAP 5的约束意味着，增强必须接近地球附近的饱和。
2009-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sommerfeld Enhancement of DM Annihilation: Resonance Structure, Freeze-Out and CMB Spectral Bound
在过去的几年里，人们对WIMP暗物质模型产生了一些兴趣，该模型具有通过索末菲增强机制的速度依赖截面，索末菲增强机制是由于暗区中的大质量玻色子引起的非相对论效应。在本文的第一部分中，我们找到了三种不同模型势，库仑势，球势和球锥势的助推因子的解析表达式，并与Yukawa势的数值解进行了比较。我们发现，所有的潜力的共振模式可以被铸造成相同的普遍形式。在文章的第二部分中，我们通过数值求解玻尔兹曼方程，对索末菲增强模型的暗物质遗迹密度进行了详细的计算。我们计算预期的扭曲的CMB黑体光谱从WIMP湮灭，并比较这些由FIRAS设置的界限。我们的结论是，只有一小部分的参数空间可以排除由FIRAS的意见。
2011-01-05 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Primordial Black Holes via p-wave annihilation in light of CMB Spectral Distortion and 21-cm global signal
National Institute of Technology, Meghalaya（梅加拉亚国立技术学院）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
通过CMB光谱畸变和21厘米信号约束原初黑洞，研究p波湮灭对暗物质丰度的影响
2026-01-01 astro-ph.CO
Prospects for indirect MeV Dark Matter detection with Gamma Rays in light of Cosmic Microwave Background Constraints
质量在MeV范围内的暗物质粒子的自湮灭可以通过瞬发或二次辐射产生伽马射线。然而，这种轻暗物质粒子的湮灭率受到宇宙微波背景（CMB）数据的严格限制。在这里，我们探讨了发现兆电子伏暗物质湮灭与未来兆电子伏伽马射线望远镜考虑到最新的和未来的CMB的限制的可能性。我们研究了最佳能量窗口作为主导湮没末态的函数。我们认为这两个（保守）的情况下，矮球状星系天龙座和（更乐观）的情况下，银河系中心。我们发现，对于某些通道，包括那些与一个或两个单色光子（S）和一个或两个中性π介子（S），一个可检测的伽马射线信号是可能的，为两个目标正在考虑，并与CMB约束兼容。然而，对于其他湮灭通道，包括所有轻子湮灭通道和两个带电π介子，CMB数据排除了任何重要的暗物质湮灭信号，在未来的MeV伽马射线望远镜从矮星系，但可能不是银河系中心。
2017-08-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on dark matter annihilation from CMB observations before Planck
我们计算暗物质（DM）湮灭截面上的边界使用最新的宇宙微波背景测量从WMAP 9，SPT'11和ACT'10。我们认为DM的质量在MeV-TeV范围内湮灭100%成一个e+e-或一个mu+mu-对。我们考虑了一个真实的能量沉积模型，该模型包含了对红移、DM质量和湮灭通道的依赖。对于<sigma v>e+e-和mu+mu-通道，我们分别排除了DM质量低于30 GeV和15 GeV时的典型热遗迹截面丰度（= 3 x 10^{-26} cm ^3 s^{-1}）。先验地，DM在晕中的湮灭也可以修改宇宙后期的再电离历史。我们实现了一个现实的晕模型，从国家的最先进的N体模拟的结果，并考虑一个混合的再电离机制，包括从DM以及从第一恒星的再电离。我们发现，DM湮灭的约束条件保持不变，即使考虑晕模型参数的大的不确定性。
2013-09-11 astro-ph.CO hep-ph
A convolutional-neural-network estimator of CMB constraints on dark matter energy injection
我们表明，能量注入暗物质湮灭的宇宙微波背景功率谱的影响，可以理解通过一个剩余的似然图。通过求助于能够充分发现地图潜在模式的卷积神经网络，我们提出了一种基于普朗克2018年数据约束暗物质湮灭的新方法。我们证明，经过训练的神经网络可以有效地预测可能性，并以$\textit{model-independent}$的方式准确地确定湮没截面的界限。该机制将在不久的将来公布。
2021-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Probing Dark Matter with Future CMB Measurements
暗时代中的暗物质湮灭和衰变会影响宇宙电离历史，并在宇宙微波背景各向异性谱中留下印记。CMB偏振各向异性在较高的红移下对这种能量注入敏感，并有助于减少再电离期间$Λ$ CDM和天体物理电离过程中原始光谱参数的简并。根据一些即将到来的CMB偏振实验，如AdvACTPol，AliCPT，CLASS，Simons Observatory，Simons Array，SPT-3G，我们估计了它们在探测暗物质湮灭和衰变信号方面的潜在灵敏度。我们发现，未来的任务有95%的C. L。分别将DM衰变和湮灭速率限制在$Γ_χ(τ_χ^{-1}) \sim 10^{-27}{\rm{s}}^{-1}$和$\left<σv \right>/m_χ \sim 10^{-29}{\rm{cm^3s^{-1}GeV^{-1}}}$的数量级，显著提高了当前实验范围对DM的灵敏度。
2020-10-24 astro-ph.CO hep-ph
Perturbed Recombination from Dark Matter Annihilation
我们发现，暗物质湮灭周围的重组时间可以导致不断增长的电离分数扰动，跟踪线性崩溃的物质过密度。与通常的声学振荡相比，这将小尺度的宇宙学扰动放大到自由电子密度的显著量。电子密度扰动使CMB变形，引起二次非高斯性。我们计算的CMB双谱从重组，这是勉强观察到普朗克。尽管与标准模型的预测相比，电子扰动可以显著增强，但CMB双谱中的暗物质效应很小，在可预见的将来很难从标准模型中解脱出来。
2013-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on small-scale primordial density fluctuation from cosmic microwave background through dark matter annihilation
普朗克卫星的宇宙微波背景（CMB）观测精确地确定了比$\mathcal O(1)\,\mathrm{Mpc}$更大尺度的原始曲率波动，而小尺度的曲率波动仍然较少受到限制。如果我们假设标准的热遗迹暗物质的情况下，小尺度波动的约束是大大改善。当小尺度波动足够大时，即使在红移$z\gtrsim10^3$中，致密区域也会坍缩形成小晕，这被称为超压缩迷你晕。这些微晕增强了暗物质的湮灭，并且受到河外伽马射线和CMB等观测的限制。我们重新审视了小尺度密度涨落形成的迷你晕的影响，并计算了被暗物质湮灭修改的电离历史。我们执行马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束的CMB功率谱的小尺度曲率波动的大小。结果发现，从CMB功率谱的约束是可比的，从河外伽马射线。我们证实，我们的约束主要来自早期的能量注入（$z\gtrsim 100$），因此它是独立的微晕性质的不确定性在后期的时间。
2021-10-25 astro-ph.CO hep-ph
Current Dark Matter Annihilation Constraints from CMB and Low-Redshift Data
更新的约束暗物质截面和质量的结合CMB功率谱测量普朗克，WMAP 9，ACT，和SPT以及几个低红移数据集（BAO，HST，超新星）。对于CMB数据集，我们将WMAP 9温度和偏振数据（l <= 431）与普朗克温度数据（432 < l < 2500）、ACT和SPT数据（l > 2500）以及普朗克CMB四点透镜测量相结合。我们允许红移依赖的能量沉积从暗物质湮灭通过使用“通用”的能量吸收曲线。我们还包括一个更新的治疗的激发，加热，和电离能分数，并提供更新的沉积效率因子（f_eff）为41个不同的暗物质模型。假设完美的能量沉积（f_eff = 1）和热截面，质量低于26 GeV的暗物质排除在2西格玛水平。假设f_eff = 0.2的更一般的效率，热暗物质质量低于5 GeV是不利的，在2西格玛水平。这些限值比单独使用WMAP 9数据的限值提高了约2倍。这些目前的限制探针，但不排除，暗物质作为一个解释报告的异常间接检测观测AMS-02/PAMELA和费米伽马射线内星系数据。他们还探测了相关模型，这些模型可以解释CDMS，CRESST，CoGeNT和DAMA的异常直接探测事件，因为它们起源于一个通用的热WIMP。来自完整普朗克释放的投影约束应该将电流限制提高约2倍，但不会明确探测这些信号。拟议中的CMB第四阶段实验将更果断地探索相关区域，并将普朗克约束改进约2倍。
2014-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter annihilation and its effect on CMB and Hydrogen 21 cm observations
如果暗物质是由弱相互作用的大质量粒子组成的，这些粒子在晕中的湮灭会导致能量释放，其中一些被气体吸收，导致部分电离和加热。暗物质湮灭可能导致部分电离和气体加热在高红移，甚至在第一颗恒星形成之前。结果表明，早期电离的结果在转移的功率更高的多极在大角度的CMB偏振功率谱。未来的宇宙微波背景实验也许能够对某些轻暗物质模型加以限制。我们还研究了气体加热对预期的H21 cm功率谱的影响。粒子湮灭加热导致H21 cm功率谱的振幅减小，因为气体温度$T$变得与CMB温度$T_γ$相当，然后增加为$T > T_γ$。其结果是在功率谱的最小值的红移，其中$T \approx T_γ$。只有某些模型（低粒子质量$\sim$ 10 GeV，或有利的晕参数）显示这种效果。在这些模型中，观测的H21厘米功率谱在多个红移可以帮助我们获得的暗物质粒子和晕属性的约束。
2009-09-14 astro-ph.CO
Dark Matter CMB Constraints and Likelihoods for Poor Particle Physicists
宇宙微波背景辐射对红移在100到1000之间的光暗物质的湮灭和衰变提供了限制，其强度取决于最终以电子和光子形式存在的能量的比例。由此产生的约束通常是有限的选择湮灭和衰变通道。在这里，我们提供了在暗物质质量的离散值处对湮灭截面和衰变率的约束，对于所有湮灭和衰变通道，其次级光谱已经使用PYTHIA在arXiv：1012.4515中计算（"PPPC4DMID：A Poor Particle Physicist Cookbook for暗物质Indirect Detection "），即e，mu，tau，V-> e，V-> mu，V-> tau，u，d，s，c，b，t，gamma，g，W，Z和h。通过在质量上进行插值，这些可以用来从WMAP 7和普朗克中找到广泛的暗物质模型的CMB约束和似然函数，包括那些湮灭或衰变为不同通道的线性组合的暗物质。
2013-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark matter late-time energy injection: decays and p-wave annihilations
我们使用最新的宇宙微波背景（CMB）的观测，以提供更新的约束暗物质的寿命以及p波抑制湮灭截面在1 MeV至1 TeV的质量范围。与以s波为主的湮灭截面的情况相反，这种情况主要影响最后散射表面附近的CMB，与这些情况相关的签名基本上出现在结构开始形成时的低红移（$z \lesssim 50$），因此在CMB功率谱中的较低多极子处显现。我们使用普朗克，WMAP 9，SPT和ACT的数据，以及莱曼- $α$测量的物质温度在$z \sim 4$设置一个95%的置信水平下限的$\sim 4 \times 10^{25}$ s的暗物质寿命为$m_χ= 100$兆电子伏。这个界限在$m_χ= 1$ TeV处由于能量沉积到星系际介质中的效率低下而降低了一个数量级。我们还表明，结构的形成可以增强p-波抑制湮没截面的影响，相对于背景宇宙学速率的许多数量级，虽然即使有这种增强，CMB约束还没有强大到足以达到热遗迹值的截面。
2014-01-10 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on dark matter models with velocity-dependent annihilation cross section
通过Sommerfeld或Breit-Wigner增强机制的暗物质湮灭模型，推导了具有速度依赖结构的暗物质湮灭截面的宇宙学约束.在湮灭截面随暗物质速度减小而增大的模型中，大爆炸核合成和宇宙微波背景给出了严格的限制。
2011-03-20 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Mixed Dark-Matter Scenarios of WIMPs and Primordial Black Holes from CMB and 21-cm observations
我们考虑的暗物质（DM）的方案组成的混合物的WIMP和PBH和研究有多少比例的总DM可以PBH。在这种情况下，PBH可以吸积的WIMP，从而增强加热和电离的星系际介质由于WIMP湮灭。我们表明，CMB数据可以给严格的界限上允许的PBH分数是可比的，甚至比那些从伽马射线数据依赖于DM质量更紧。例如，MCMC似然分析使用普朗克CMB数据导致绑定PBH DM分数相对于总的暗物质$f_{\rm PBH} \lesssim {\cal O}( 10^{-10}\sim 10^{-8})$的WIMP质量$m_χ\sim {\cal O}(10\sim 10^3)$ GeV与传统的DM湮灭截面$\langle σv \rangle=3 \times 10^{-26}~\rm cm^3/s $。我们还研究了全球21厘米信号测量的可行性，以提供严格的限制PBH分数。
2021-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on primordial black holes with CMB spectral distortions
在由原始黑洞（PBH）和弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的混合暗物质场景中，WIMPs可以吸积到PBH上，在早期宇宙中形成具有密度尖峰的超紧小晕（UCMHs）。与经典的暗物质晕相比，UCMH形成时间更早，中心密度更高。由于湮没率与WIMP粒子数密度的平方成正比，因此可以预计，在UCMH中WIMP粒子的湮没会增强，并对早期宇宙产生影响。在复合时间和物质辐射相等之间，UCMH中WIMP湮灭释放的能量被注入宇宙，导致CMB $y$型扭曲。我们利用远红外绝对分光光度计（FIRAS）的观测结果研究了这些影响，并推导出了多溴联苯的丰度上限。我们发现，对于WIMP的质量范围$1\le m_χ\le 1000~\rm GeV$，PBH的丰度上限是$5\times 10^{-3}\le Ω_{\rm PBH}\le 5\times 10^{-2}$。
2022-08-31 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on Dark Matter Annihilation Cross Section in Scenarios of Brane-World and Quintessence
我们研究了膜世界和精粹两种情况下的暗物质湮灭，其中修正的宇宙膨胀率可以增加暗物质的热遗迹密度。根据观测到的暗物质丰度，我们对这两种情况下的热平均湮灭截面<σv>进行了约束。此外，大爆炸核合成和分波么正性也被用来确定<σv>的界。结果表明，这两种情况都能导致较大的湮灭截面，因此可以用来解释近期的PAMELA、ATIC和PPB-BETS异常。
2009-07-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB and 21cm bounds on early structure formation boosted by primordial black hole entropy fluctuations
除了传统的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）之外，暗物质（DM）还可以由原始黑洞（PBH）组成。PBH数密度的泊松涨落产生的等曲率扰动可以在小尺度下支配物质功率谱，促进早期结构的形成。我们研究了这些早期形成的结构的WIMP湮灭如何影响CMB（特别是E模偏振各向异性和$y$型光谱失真）和全球21厘米信号。我们的研究将是特别感兴趣的轻（亚GeV）弱相互作用的情况下，已较少探索相比，混合DM方案组成的PBH和重（$\gtrsim 1$ GeV）弱相互作用。例如，对于自湮灭DM质量$m_χ=1$ MeV和热平均湮灭截面$\langle σv \rangle \sim 10^{-30} \rm cm^3/s$，最新的普朗克CMB数据要求PBH相对于整个DM的分数对于亚太阳质量的PBH最多为${\cal O}(10^{-3})$，并且可以从全球21 cm测量中获得更紧密的边界（通过因子$\sim 5$）。
2021-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
BBN constraints on the annihilation of MeV-scale dark matter
兆电子伏尺度的热暗物质面临着各种宇宙学探测器的严格限制。在这里，我们执行一个详细的评估BBN边界上的湮灭截面的暗物质与质量$1\,\text{MeV} \lesssim m_χ\lesssim 1\,\text{GeV}$。对于$p波抑制湮灭，约束BBN原来是显着强于CMB观测，并与其他间接搜索的最强界限的竞争。此外，我们更新的下限从BBN的热暗物质的质量使用改进的测定原始丰度。虽然与CMB的相应约束具有相似的强度，但它对粒子物理模型的变化具有更强的鲁棒性。
2019-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Possible s-wave annihilation for MeV dark matter with the 21-cm absorption
CMB观测对MeV暗物质（DM）在s波中湮灭成带电态/光子设置了严格的限制，而最近EDGES报道的宇宙黎明21 cm吸收的观测对MeV DM的s波湮灭也是非常严格的。文献中考虑了在冻结期间p波主导湮灭的毫荷电DM，以解释21 cm吸收，光子介导散射冷却氢。在本文中，我们专注于湮灭的毫荷电DM是s波占主导地位。为了解释21-cm吸收，同时与CMB和21-cm吸收边界兼容DM湮灭，我们认为湮灭接近共振，新介质（这里是暗光子）质量略高于两倍的毫荷电DM质量。在这种情况下，在温度$T \to 0$下的湮灭截面可以比在$T_f$下的湮灭截面小得多，这将被DM湮灭的界限所容许，避免了从DM s波湮灭到氢气的过度加热。束流收集器和轻子对撞机实验可以通过产生不可见的暗光子来寻找毫荷电DM。
2019-08-08 astro-ph.CO hep-ph
Consistent Scenarios for Cosmic-Ray Excesses from Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Annihilation
直接和间接探测的异常激发了暗物质模型，该模型由多重近简并态组成，并通过新的GeV尺度相互作用耦合。我们执行一个仔细的分析热冻结的暗物质湮灭在这样一个场景。我们计算的“助推因子”的范围内产生正确的遗物密度模型的本地晕索末菲增强所产生的，并显示的效果，包括从宇宙微波背景（CMB）的饱和增强的约束。我们发现，从索末菲增强高达800的助推因子是可能的本地晕。当饱和增强的CMB边界被应用时，对于1-2 TeV的暗物质和亚GeV的力载流子，最大增强因子被减小到~400，但仍然足够大以解释所观察到的费米和PAMELA电子信号。我们描述了DM质量提升因子平面中的宇宙射线数据很好地适合于一系列最终状态的区域，并表明索末菲增强本身就足以提供适合数据所需的大湮灭截面，尽管对于轻介质质量（小于~200 MeV），在没有来自子结构的天体物理提升因子的情况下，与CMB约束存在张力。此外，我们认为在这种情况下，WIMPonium形成相关的，并发现重WIMPs（大于2 TeV）和软谱湮灭通道，它可以是一个重要的考虑因素，我们发现区域的暗物质质量大于2.8 TeV，符合CMB的界限，并有~600-700当今的助推因子。
2011-04-12 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Annihilations in the Causal Diamond
利用因果熵原理研究了暗物质湮灭对宇宙学参数约束的影响。在这种方法中，宇宙学是由时空中因果连接区域内的总熵产生来加权的。我们计算了因果菱形内暗物质湮灭的预期熵，并研究了湮灭暗物质的宇宙学常数、质量和湮灭截面的优选值及其对模型中假设的依赖性。对于横截面的实际值，我们通常会发现$Λ$的优选值在当前值的$10^{-5}$的数量级上，假设暗物质湮灭是熵产生的主要来源。在因果钻石中，暗物质产生的最大熵可能发生在具有低湮灭截面的轻keV尺度暗物质中。我们还研究了结合这种熵与恒星的熵产生的效果，并表明，如果熵产生的主要来源是从恒星，改变暗物质的横截面直接产生一个优选的值$Ω_m$与观测非常一致。
2014-01-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the Small Scale Matter Power Spectrum through Dark Matter Annihilation in the Early Universe
最近对宇宙微波背景（CMB）各向异性和星系、星系团和Lyman Alpha森林分布的观测，限制了k < few h/Mpc大尺度物质涨落功率谱的形状。我们探索了一种新的技术，以限制在较小的尺度上的物质功率谱，假设暗物质是一个弱相互作用的大质量粒子（WIMP），在早期的时代湮灭。由暗物质湮灭释放的能量可以改变CMB温度波动的光谱，因此CMB实验如普朗克已经能够限制量f<sigma v>/m < 1/88皮巴c / GeV，其中f是被气体吸收的能量的分数，<sigma v>是湮灭率假设常数，并且m是粒子质量。在大尺度k < k_p时，我们假设P_p（k）~ k^{n_s}是标准的标度不变的原始物质功率谱，而在小尺度时，我们采用P_p（k）~ k_p^{n_s}（k/k_p）^{m_s}的修正的功率律。然后，我们的目标是推导出对m_s的约束。当m_s > n_s时，特别是在高红移处，过量的小尺度功率导致大量的非线性小质量晕。这些光环中的暗物质湮灭释放出足够的能量来部分电离气体，从而改变宇宙微波背景辐射波动的光谱。我们表明，最近的普朗克数据已经可以用来限制小尺度上的功率谱。对于一个简单的模型，其NFW剖面具有晕浓度参数c_200 = 5和f<sigma v>/ m = 1/100 picobarn c / GeV，我们可以在95%的置信水平下限制质量方差sigma_{ma…
2015-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Sommerfeld Enhanced Annihilation Cross-sections of Dark Matter via Direct Searches
在一个大类的模型，我们表明，负责索末菲增强的光标量场的湮灭暗物质导致可观察到的直接检测率，由于其混合与标准模型希格斯粒子。因此，大湮灭截面的暗物质在目前的时代，需要解释所观察到的宇宙射线异常，可以强烈限制直接搜索。特别是索末菲助推因子的订单几百已经出了CDMS-II的上限在90%的置信水平的合理值的模型参数。
2010-07-05 astro-ph.CO hep-ph
Self-annihilating dark matter and the CMB: reionizing the Universe and constraining cross sections
我总结了最近的进展，在确定自湮灭的WIMP暗物质的重组历史的修改的影响，在时间早于天体物理对象的形成。根据质量和自湮灭截面，WIMP DM可以在z > 6处再现相当数量的总自由电子丰度;如已知的，这影响CMB温度和偏振相关谱，并且可以用于在粒子质量与截面平面中设置严格的边界。WMAP 5的数据已经强烈反对能够解释最近宇宙正电子和电子异常的DM湮灭的区域，而原则上普朗克任务有可能看到由该区域的候选者产生的信号，或者来自热湮灭截面<sv>=3e-26 cm 3/s和质量低于50 GeV的WIMP。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Strong CMB Constraint On P-Wave Annihilating Dark Matter
我们考虑一个黑暗的部门组成的暗物质，这是一个狄拉克费米子和标量介体。这种模式在过去已经被广泛研究。如果标量以宇称守恒的方式耦合到暗物质，那么暗物质湮灭到两个介质中是由P波通道主导的，因此在非常低的动量下被抑制。由于这种抑制，通常认为该模型中不存在来自宇宙微波背景各向异性的间接探测约束。在这封信中，我们表明，暗物质湮灭到束缚态发生通过S波，因此有一个约束的参数空间的模型从宇宙微波背景。
2016-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Refined Bounds on MeV-scale Thermal Dark Sectors from BBN and the CMB
与标准模型等离子体热耦合的新的轻态改变了宇宙的膨胀历史，并影响了原始轻元素的合成。在这项工作中，我们进行了详尽和精确的分析，大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的观测MeV级BSM粒子的影响。我们发现，BBN观测设置了一个下限的热暗物质质量的$m_χ> 0.4\,\text{MeV}$在$2σ$。这种束缚与粒子的自旋和内部自由度的数量、湮灭是s波还是p波以及湮灭的终态无关。此外，我们表明，目前的BBN加上CMB的观测限制纯粹的亲电和亲中子BSM物种有一个质量，$m_χ> 3.7\,\text{MeV}$在$2σ$。我们探讨了未来的BBN测量的范围，并表明即将到来的CMB任务应改善轻BSM热状态的界限$m_χ> (10-15)\,\text{MeV}$。最后，我们表明，非常轻的BSM物种热耦合到SM等离子体是非常不利的，目前的宇宙学观测。
2019-11-27 astro-ph.CO hep-ph
The cosmic X-ray and gamma-ray background from dark matter annihilation
在多个波长下观测到的河外背景光（EBL）是探测暗物质性质的一个很有前途的工具，因为它可能包含暗物质湮灭迅速产生的伽马射线的重要贡献。此外，在湮灭中产生的电子和正电子向CMB光子提供能量，以用X射线和伽马射线填充EBL。在这里，我们使用高分辨率的千禧年II模拟来创建这两种贡献的辐射的全天空地图。我们使用上限的贡献未知的来源的EBL约束暗物质的固有特性，使用模型无关的方法，可以作为一个模板来测试不同的粒子物理模型（包括那些与索末菲增强）。这些上限是基于跨越八个数量级的能量观测（从CHANNEL测量的软X射线到费米测量的伽马射线），以及对耀变体和恒星形成星系贡献的预期。为了验证这种方法，我们分析了一组基准的索末菲增强模型，给出了正确的暗物质丰度，满足CMB约束，并适合由PAMELA和费米测量的宇宙射线光谱没有任何贡献，从当地的subhalos。我们发现，这些模型是在冲突的EBL的限制，除非未解决的subhalos的贡献是小的和湮灭信号占主导地位的EBL。我们的结论是，提供碰撞冷暗物质范例是准确的，即使是保守的估计，从未解决的subhalos和天体物理背景的贡献，EBL至少是敏感的探测这些类型的情况下，CMB。我们的研究结果不赞成解释PAMELA测量的正电子过剩仅基于光滑的星系晕中的暗物质湮灭。
2011-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Sub-GeV Dark Matter Shining at Future MeV Gamma-Ray Telescopes
我们提出了一个新的框架，轻（亚GeV）暗物质（DM）是可检测的未来兆电子伏的伽马射线望远镜，而不冲突的宇宙微波背景（CMB）的数据。稳定的DM粒子$χ$由于其大的对湮灭截面而具有非常低的热残余丰度。DM数密度储存在一个较重的亚稳态伙伴$ψ$中，它的对湮灭率受到抑制，不会干扰CMB，它的晚期衰变$ψ\rightarrow χ$使宇宙充满了$χ$ DM粒子。我们提供了明确的，模型无关的实现这个框架，并讨论了约束后期的衰变，从而对这个设置的参数，从CMB，大爆炸核合成，和大尺度结构。
2018-08-20 astro-ph.CO hep-ph
Updated and Projected Cosmic Microwave Background Bounds on WIMP Annihilation
该研究更新了CMB对WIMP湮灭的约束，并预测未来巡天将通过结合低噪声卫星和高分辨率地面观测，将约束改进约60%。
2025-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Dipole Moment Bounds on Dark Matter Annihilation
我们考虑简化模型的限制，其中标量暗物质湮灭轻带电轻子通过交换带电介质。我们发现，圈图将有助于纠正轻带电轻子的磁和电偶极矩，这些修正的实验约束放置在暗物质湮灭截面的显着界限。特别是，湮灭到具有可观察到的截面的电子将被排除，而湮灭到μ子仅在主要贡献来自CP破坏相互作用时才被允许。
2013-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Indirect Dark Matter Signatures in the Cosmic Dark Ages I. Generalizing the Bound on s-wave Dark Matter Annihilation from Planck
普朗克最近对宇宙微波背景辐射各向异性的测量提供了一个探测宇宙暗时代暗物质湮灭的灵敏探针，并特别限制了湮灭参数$f_\mathrm{eff} \langle σv \rangle/m_χ$。使用新的结果（文件II）的电离产生的粒子注入在任意能量，我们计算并提供$f_\mathrm{eff}$值的光子和$e^+e^-$对注入keV-TeV的能量; $f_\mathrm{eff}$值的任何暗物质模型可以直接通过加权这些结果的湮没产物的光谱。这一结果允许敏感和强大的约束暗物质湮灭提出的普朗克合作被应用到任意暗物质模型与$s$波湮灭。我们证明了这种方法的有效性，使用主成分分析。作为一个例子，我们整合了一系列的标准模型最终状态的湮没产物的光谱，以确定这些模型的CMB边界作为暗物质质量的函数，并证明了新的限制一般排除模型提出解释所观察到的高能上升的宇宙射线正电子分数。我们在http://nebel.rc.fas.harvard.edu/epsilon上公开我们的结果。
2015-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Systematic Uncertainties In Constraining Dark Matter Annihilation From The Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景（CMB）的各向异性已被证明是一个非常强大的工具，以限制暗物质湮灭在重组的时代。然而，CMB约束目前是使用一些合理但未经测试的假设推导出来的，这些假设可能会导致对真实边界的错误估计。在本文中，我们将研究这些系统效应的潜在影响。特别是，我们分别研究了在两个能量制度的湮灭产生的二次粒子的传播;首先从初始粒子能量到千电子伏尺度的簇射，然后跟踪由此产生的二次粒子从这个尺度的吸收其能量作为热，电离，或激发的介质。我们改进了计算的高能量和低能量部分，特别是发现我们对高能电子散射产生的亚10.2 eV光子损失的更准确处理削弱了对特定DM湮灭模型的约束，最多可达2倍。另一方面，我们发现，我们检查的低能量传播的不确定性不会显着影响当前和即将到来的CMB数据的结果。我们包括评估的精确量的激发能，在莱曼α光子的形式，产生的传播的淋浴，并检查不同的氦分数和氦电离分数的影响。在最近的文献中，在不同的渠道吸收的能量的分数的简单近似经常被用来推导CMB的限制：我们评估的影响，使用准确与近似的能量分数。最后，我们检查的重组代码（RECFAST v1.5和COSMOREC之间）的选择，计算自由电子分数的演变中存在的暗物质湮灭，引入可忽略不计的差异。
2013-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark Matter Annihilation Rates with Velocity-Dependent Annihilation Cross Sections
探测到星系晕中粒子湮灭的副产品将提供有关暗物质性质的重要信息。观测到的局部过量高能正电子的证据激发了最近的模型，其中暗物质粒子之间的额外相互作用可以导致索末菲增强的截面湮灭。在这样的模型中，横截面变得与速度相关，并且相对于早期宇宙的速率，可能会增强太阳附近的暗物质湮灭速率，足以产生观测到的高能正电子通量。我们表明，粒子相互作用的截面，随着速度的降低而增加，暗物质晕的内部密度分布浅于等温，如Navarro-Frenk-White或Einasto晕的运动学结构，可能会引起进一步的增强，由于位置相关的速度分布。我们提供了具体的例子，在湮灭率的增加与索末菲效应增强的截面。在像银河系和本星系群矮星系的暗物质晕中，晕中心的有效截面可以明显大于其局部值。由于晕运动学的额外增强取决于任何模型的参数，但某些模型的预测，旨在解释测量的正电子通量，可以超过一个数量级。
2009-04-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Conservative upper limits on WIMP annihilation cross section from Fermi-LAT γ-rays
用费米-LAT望远镜在高纬度测量了各向同性河外γ射线背景谱。两个新的EGB模型是从未分辨点源和河外扩散过程的扣除中推导出来的，它们可以解释30%到70%的Fermi-LAT EGB。在假设这两个残留的EGBs是完全由于暗物质（DM）粒子在星系晕的湮灭，我们得到严格的上限，其湮灭截面。严格的界限上可能索末菲增强的湮灭截面设置以及。最后，我们考虑模型DM湮灭取决于速度的倒数和关联的EGBs的原始晕DM湮灭所产生的光子。对于原晕中的DM速度v ~ 10^-8 c，当DM质量低于100 GeV时，湮灭截面被限制在10^-33 cm ^3/s。考虑到我们对EGB和最小DM模型的选择，导出的上界被认为是保守的。
2011-12-13 astro-ph.CO
Probing Dark Matter-Electron Interactions in the Cosmic Microwave Background Radiation
本文结合宇宙微波背景辐射数据研究暗物质-电子相互作用，采用有效算符描述相互作用项，分析其导致的湮灭和散射效应并施加约束，发现约束随暗物质质量变化幅度达13%和12%。
2025-08-26 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld enhancement from unstable final-state particles in dark matter annihilation
Tokyo University of Science（东京科学大学）；The University of Osaka（大阪大学）
暗物质湮灭中，不稳定末态粒子的窄衰变宽度通过共振效应显著增强湮灭截面，影响暗物质 relic abundance 预测。
2026-09-30 astro-ph.CO hep-ph
Creation of the CMB spectrum: precise analytic solutions for the blackbody photosphere
CMB的黑体光谱是在红移z>2x10^6的黑体光球中产生的。在早期，宇宙的密度和温度足以在重子物质（电子和离子）和光子之间建立完全的热平衡。任何远离黑体光谱的扰动都被指数抑制。新的物理学，例如暗物质的湮灭和衰变，可以在红移z> 10 ^5时向CMB添加能量和光子，并导致具有非零化学势的玻色-爱因斯坦光谱（$μ$）。为了计算$μ$型光谱畸变并约束潜在的新物理，需要精确地演化z~ 2 × 10^6临界红移附近的CMB光谱。虽然数值计算所涉及的重要过程（双康普顿过程，康普顿化和韧致辐射）并不困难，解析解更快，更容易计算，并提供有价值的物理见解。我们提供精确的（优于1%）的解析解的衰减$μ$，创建在较早的时代，包括所有三个过程，双康普顿，康普顿散射热电子和韧致辐射的限制小的扭曲。这是对现有解决方案的显著改进，其精度为~10%或更差。我们也给出了一个普查的重要来源的能量注入到CMB在标准宇宙学。特别是，对电子正电子湮没和原始核合成的扭曲的计算以一种戏剧性的方式说明了早期宇宙平衡恢复过程的强度。最后，我们指出了标准宇宙学中的三重简并，即，由重子和电子的绝热冷却、Silk阻尼和热产生的WIMP暗物质的湮灭引起的$μ$和$y$畸变具有相似的数量级（~ 10^{-8}-10 ^{-10}）。
2012-06-27 astro-ph.CO
Constraints on the basic parameters of dark matter using the Planck data
暗物质湮灭或衰变会影响宇宙微波背景（CMB）的各向异性。因此，CMB数据可以用来约束暗物质粒子的性质。在这项工作中，我们使用普朗克卫星获得的新的CMB数据来研究暗物质粒子的基本参数的限制。这些参数是暗物质质量（$m_χ$）和暗物质湮灭的热平均截面（$\langleσv\rangle$）以及暗物质衰变的衰变率（$Γ$）（或寿命$τ= 1/Γ$）。对于暗物质湮灭，我们还考虑了结构形成过程的影响，这是最近的工作所忽略的。我们发现，对于DM湮灭，对参数的约束是$f_{ann}=\langle σv\rangle /m_χ< 0.16 \times 10^{-26} \mathrm{cm^{3}s^{-1}GeV^{-1}}$（或$f_{ann}<0.89 \times 10^{-6} \mathrm{m^{3}s^{-1}kg^{-1}}$，$95\%$ C.L.）.对于DM衰减，衰减速率的约束条件为$Γ< 0.28 \times 10^{-25} \mathrm{s^{-1}}$（$95\%$ C.L.）。
2015-04-06 astro-ph.CO
Bounds on Dark Matter Annihilation Cross-sections from Inert Doublet Model in the context of 21 cm Cosmology of Dark Ages
我们在Inter Doublet模型（IDM）中研究了21 cm信号$δT_{21}$在暗年龄（$z\sim100$）和一个暗物质候选者的亮温起伏。然后，我们探讨IDM暗物质的不同部分对$δT_{21}$信号的影响。IDM的暗物质质量选择在几十GeV的区域，以及在500 GeV以上的高质量区域。已经观察到，$δT_{21}$信号在$70 - 80$ GeV的暗物质质量范围内更敏感。通过对$δT_{21}$信号的分析，得到了暗物质湮灭截面的下限。这被发现位于IDM暗物质质量范围$10 \, {\rm GeV} \leq m_χ\leq 990 \,{\rm GeV} $的范围$6.5 \times 10^{-29} \,\, \rm{cm^3 / sec} \leq \langleσv\rangle \leq 4.88\times 10^{-26}\,\, \rm{cm^ 3 / sec}$内。
2021-06-19 astro-ph.CO hep-ph
Enhancement of Majorana Dark Matter Annihilation Through Higgs Bremsstrahlung
对于马约拉纳暗物质，规范玻色子韧致辐射起着重要的作用，在提高否则螺旋抑制的s波湮灭截面。这在辐射光子或胶子与标准模型费米子-反费米子对的过程中是众所周知的，最近也研究了大质量电弱规范玻色子的情况。在这里，我们表明，内部希格斯韧致辐射也解除螺旋抑制，并可能是占主导地位的贡献，在宇宙后期的湮灭率低于1 TeV的暗物质质量。利用一个亲轻子暗物质的玩具模型，计算了与希格斯玻色子形成轻子-反轻子对的湮灭截面，并研究了湮灭点处最终稳定粒子的能谱.
2013-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Stringent and Robust Constraints on the Dark Matter Annihilation Cross Section From the Region of the Galactic Center
对于任何现实的晕轮廓，银河系中心被预测为来自暗物质湮灭的最明亮的伽马射线源。由于在很大程度上与暗物质分布和天体物理背景的不确定性，然而，最常用的暗物质湮灭截面的限制已来自其他地区，如矮球状星系。在这篇文章中，我们研究费米伽玛射线空间望远镜的数据从内星系的方向，并推导出严格的上限暗物质的湮灭截面。即使是非常保守的情况下，一个暗物质分布的显着（~kpc）恒定密度的核心，归一化到最小的密度需要，以适应旋转曲线和微透镜测量，我们发现，银河系中心的约束是严格的矮星系（这是根据NFW分布的假设）。对于NFW或Einasto轮廓（同样，归一化到最小允许密度），银河系中心的约束通常比来自矮星的约束更强。
2013-05-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cross-Correlation of Cosmic Shear and Extragalactic Gamma-ray Background: Constraints on the Dark Matter Annihilation Cross-Section
利用加拿大-法国-夏威夷透镜巡天和费米大天区望远镜的观测数据，首次测量了弱引力透镜和河外γ射线背景辐射的互相关。互相关是一个强大的探针的签名暗物质湮灭，因为宇宙剪切和伽马射线发射直接起源于相同的DM分布在宇宙中，它可以用来推导约束暗物质湮灭截面。我们表明，测量的透镜γ相关性是一致的零信号。将结果与理论预测相比较，我们排除<sigma v>了100 GeV暗物质的暗物质湮灭截面=10^{-24}-10 ^{-25} cm ^3 s^-1。如果暗物质晕的质量尺度低至10^-6 M_sun，我们就能够将<sigma v>10 GeV的暗物质湮灭的热截面限制在约3 x 10^{-26} cm ^3 s^-1，使其湮灭为τ ^{+} τ ^{-}。未来的引力透镜测量将提高探测器湮灭截面的灵敏度，<sigma v>即使是对100 GeV的暗物质也是如此。对天体物理源对互相关信号的贡献进行详细建模，可以进一步改善约束约40- 70%。
2014-08-28 astro-ph.CO
Dependence of accessible dark matter annihilation cross-sections on the density profiles of dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array
矮球状星系是伽玛射线搜寻暗物质的绝佳目标。我们考虑用切伦科夫望远镜阵列（CTA）在矮球状星系（dSphs）中搜索暗物质。这项工作的目的是揭示一个定量和精确的依赖性的可访问的暗物质湮灭截面上的暗物质密度分布的dSphs和对他们的距离。在大多数数据分析中，研究人员假设dSphs的信号是点状的，因为用目前的伽马射线观测站很难分辨出预期的发射轮廓。然而，在未来，CTA将能够解决dSphs中的峰值发射曲线。我们以天龙座dSph的几种暗物质密度剖面变化为例，分析了CTA模拟观测的结果。我们推导出每个暗物质密度分布的暗物质湮灭截面的可达区域。湮灭横截面的可及区域在合理的分布中可以相差10倍。我们还研究了依赖于目标dSphs的距离，假设相同的配置文件的dSphs在不同的距离。更近的目标是更好的，由于更高的J因子，而它们的空间扩展显着降低了我们达到湮灭截面相比，从一个简单的距离缩放的J因子的预期值。源的空间延伸以依赖于能量的方式影响可能的参数区域。在某些伽马射线能量范围内，这种行为变得适度地依赖于观测设施的性质。
2019-05-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial black hole dark matter in the presence of p-wave WIMP annihilation
研究了由原初黑洞和自湮灭弱相互作用大质量粒子组成的混合暗物质方案中原初黑洞暗物质的允许丰度，该方案的湮灭截面与速度有关.我们首先简要地说明了速度抑制p波湮灭的情况下，WIMP暗物质晕轮廓的变化，与熟悉的s波湮灭的情况相比，然后讨论了PBH质量依赖的上限上允许的PBH暗物质丰度。WIMP可以吸积到PBH上，形成具有尖峰密度轮廓的超紧凑迷你晕。这样的尖峰在晕的中心区域被缓和，因为WIMP被湮灭掉，并且这种缓和对于较小的湮灭截面是不太有效的。速度抑制p波湮灭截面的WIMP核心密度变大，而核心半径变小比s波湮灭的情况。湮灭截面依赖于速度的变化横跨晕，除了WIMP密度剖面的变化，另一个有趣的功能是PBH质量依赖于绑定的PBH暗物质丰度。这是在鲜明的对比，S-波湮灭的情况下，PBH丰度绑定是独立的PBH质量。允许的PBH暗物质分数（相对于总的暗物质丰度）的顺序$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-7})(M_{\odot}/M_{PBH})^{(-6+2γ_{sp})/(3γ_{sp}+3)}$为热遗迹p波暗物质与质量$100$ GeV其中$γ_{sp}$是尖峰曲线的斜率指数，与$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-9})$为相应的热遗迹s波暗物质的情况进行比较。
2022-03-18 astro-ph.CO hep-ph
