Constraints on ultracompact minihalos from extragalactic γ-ray background
有人提出超致密小晕（UCMH）可能形成于更早的时代。如果暗物质是由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的，那么UCMH由于其内部的暗物质湮灭，可以看作是γ射线源。在本文中，我们研究了在三个相变（即，电弱对称性破缺、QCD禁闭和e+ e-湮没）对河外γ射线背景的影响。此外，我们还利用河外γ射线背景的Fermi-LAT观测数据，得到了这些相变过程中产生的UCMH的当前丰度的约束条件。我们还将这些结果与由宇宙微波背景（CMB）观测得到的结果进行了比较，发现Fermi-LAT的约束比CMB的约束更严格
2011-12-29 astro-ph.CO
The 21-cm signals from ultracompact minihalos as a probe of primordial small-scale fluctuations
如果暗物质的密度涨落在小尺度上有显著的大振幅，则在物质辐射相等的时期之后，可以形成超致密的微晕~（UCMH）。对UCMH丰度的限制使我们能够获得这样的小尺度波动。在本文中，我们提出，通过测量再电离时代之前的21厘米起伏，我们可以得到一个约束UCMH丰度。我们计算的21厘米信号从UCMHs和UCMHs提供的21厘米波动的增强。我们还研究了UCMH丰度和小尺度曲率扰动的约束。我们的研究结果表明，即将到来的21厘米观测，平方公里阵列（SKA），提供了原始曲率功率谱，${\cal A}_ζ \lesssim 10^{-6}$上$100~{\rm Mpc}^{-1} \lesssim k \lesssim 1000~{\rm Mpc}^{-1}$的振幅的约束。虽然它并不比UCMH中的暗物质湮灭引起的伽马射线的未探测到更强，但SKA的约束将是重要的，因为该约束独立于暗物质粒子模型。
2020-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Ultracompact minihalos associated with stellar-mass primordial black holes
用恒星质量的原始黑洞双星合并来解释引力波干涉仪探测到的信号的可能性引起了人们的广泛关注。在这种情况下，原始黑洞可能只占整个暗物质的一部分，比如说，数量级为0.1%。这意味着大部分的暗物质是由不同的成分，如弱相互作用的大质量粒子。我们指出，在这种情况下，非常紧凑的暗物质迷你晕，组成的主要成分的暗物质，很可能会形成大量的早期宇宙，其形成红移和丰度取决于原始的非高斯性。它们可能在未来的实验中通过脉冲星观测被发现。
2019-06-28 astro-ph.CO
Heating of galactic gas by dark matter annihilation in ultracompact minihalos
湮灭中的暗物质晕中的子结构的存在将有望大大提高湮灭发生的速度。暗物质的超致密迷你晕（UCMH）是其中一个更极端的例子。这种加速的湮灭可以在星系的一生中向其气体注入大量的能量。在这里，我们确定的UCMH子结构的助推因子对银河系型星系中的星系气体加热的影响，通过N体模拟。如果暗物质的$1\%$作为UCMH存在，则相应的增强因子可以是$10^5$阶。对于合理的值的相关参数（湮灭截面$3\times10^{-26} ~\textrm{cm}^3~ \textrm{s}^{-1}$，暗物质质量100 GeV，10%的加热效率），我们表明，在0.1%的水平UCMH的存在下，将注入足够的能量，从晕中喷出大量的气体，可能会阻止恒星形成$\sim$ 1千秒差距的晕中心。
2017-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Investigating dark matter substructure with pulsar timing: I. Constraints on ultracompact minihalos
银河系内的小尺度暗物质结构预计会影响脉冲星的时间。当暗物质晕经过脉冲星视线附近时，引力势会发生变化，从而使来自脉冲星的光子的光传播时间产生不同程度的延迟。个别凌日产生的效应要么太罕见，要么太弱，在30年的脉冲星观测中无法检测到。然而，如果暗物质在晕总质量中占很大比例，那么暗物质的暗晕群体将对暗星的测量特性产生可检测的影响。其效果是增加测量周期导数在脉冲星种群中的分散。通过对ATNF脉冲星星表的统计分析，我们给出了$\log σ_{\dot{P}} \leq -17.05$色散的上限。我们利用这一点来确定银河系内超致密小晕的数量密度的上限。这些极限与暗物质的粒子性质完全无关。
2017-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Density profiles of ultracompact minihalos: Implications for constraining the primordial power spectrum
在小尺度上增强的密度波动将导致形成大量的暗物质微晕，因此对微晕丰度的限制可以为小尺度的原始功率谱设定上限。特别是，超紧凑迷你晕（UCMH），暗物质结构假设拥有一个$ρ\propto r^{-9/4}$密度分布，由于其形成在$z\geq 1000$，已被用来建立一个上限的原始功率谱小于2兆秒差距的尺度。这种密度分布的极端斜率放大了UCMH的观测信号。然而，我们最近通过N体模拟表明，$ρ\propto r^{-9/4}$密度分布不会在现实的地层场景中发展，从而使UCMH导出的功率谱约束受到质疑。相反，小晕形成较浅的内部剖面，幂律指数介于$-3/2$和$-1$之间。在本文中，我们扩展了这一结果，并讨论了其影响。使用一个模型，校准到模拟结果和预测晕结构尖峰功率谱的基础上，他们的形成时间，我们计算新的上限的原始功率谱的基础上限制银河系内的暗物质湮灭率。我们发现，尽管假设较浅的配置文件，这个minihalo模型实际上产生更强的约束比以前的UCMH图片，由于其包含所有minihalos，而不是只有最早形成的。
2018-09-27 astro-ph.CO
Are ultracompact minihalos really ultracompact?
超紧微晕（UCMH）已成为小尺度密度涨落的原始功率谱的一个有价值的探针。UCMH预计在早期形成的区域与${δρ/ρ\gtrsim 10^{-3}}$，他们的理论拥有一个非常紧凑的${ρ\propto r^{-9/4}}$径向密度分布，这增强了他们的可观察到的签名。因此，不观测UCMH可以限制原始功率谱。使用$N$体模拟研究的极端密度峰值在${z \simeq 1000}$的崩溃，我们表明，UCMHs在现实条件下形成不开发的${ρ\propto r^{-9/4}}$配置文件，而是开发无论是${ρ\propto r^{-3/2}}$或${ρ\propto r^{-1}}$内部密度分布取决于功率谱的形状。我们还表明，通过理想化的模拟，自相似性-没有尺度长度-是必要的，以产生一个光环的${ρ\propto r^{-9/4}}$配置文件，我们认为，这意味着这样的光环不能形成从高斯原始密度场。根据这一发现，必须重新处理先前从UCMH非观测导出的约束。虽然较浅的密度分布降低了UCMH的可见性，但我们的研究结果将其信号降低了$\mathcal O(10^{-2})$，同时允许考虑后期形成的晕，这表明新的约束可能会明显更强。
2018-03-05 astro-ph.CO
3D simulations with boosted primordial power spectra and ultracompact minihalos
我们进行三维模拟的结构形成在早期宇宙中，当提升原始功率谱约kpc尺度。我们证明，我们的模拟能够产生接近陡峭的$ρ\propto r^{-9/4}$晕配置文件，通常被认为是一个很好的近似超紧凑迷你晕（UCMHs）的幂律配置文件。然而，我们表明，对于更现实的初始条件，晕既不是完全对称的，也不是孤立的，陡峭的幂律分布被打乱，我们发现，纳瓦罗-弗伦克-怀特的配置文件是一个更好的适合大多数晕。在背景波动的存在下，即使是极端的，近似球形的初始条件也不会保持例外。尽管如此，提高初始波动的幅度会导致所有结构更早形成，从而形成更大的密度。在足够大的波动幅度下，我们发现模拟中典型晕的浓度值可以变得非常大。然而，尽管来自这些晕核心内部的暗物质湮灭的信号被增强，但与通常假设的UCMH轮廓相比，它仍然是小的数量级。因此，应重新评估未观测到UCMH的原始功率谱的上限。
2018-01-04 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on ultracompact minihalos from the extragalactic gamma-ray background observation
超致密微晕（UCMH）是一种特殊的密度分布非常陡峭的暗物质晕，它可能形成于宇宙早期，由过密区域或原始黑洞所孕育。其丰度的限制提供了宝贵的信息的功率谱的原始扰动。在这项工作中，我们更新UCMH丰度在宇宙中使用河外伽玛射线背景（EGB）观测的约束。与以前的工作相比，我们采用了更新的费米-LAT EGB测量和推导的基础上，充分考虑天体物理的贡献约束。有了这些改进，我们把约束UCMH丰度1-2个数量级优于以前的结果。考虑到背景成分，我们还可以尝试寻找已知天体物理贡献之外的其他可能成分。
2022-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Improved constraints on the primordial power spectrum at small scales from ultracompact minihalos
对于原始密度波动的高斯光谱，预计暗物质的超紧凑迷你晕（UCMH）将以比例如，原始黑洞。在物质辐射相等后不久形成，这些物体将发展出非常密集和尖锐的暗物质轮廓。在暗物质由热产生的、弱相互作用的大质量粒子组成的标准场景中，UCMH可能因此表现为高度发光的伽马射线源，或者通过改变宇宙的再电离历史在宇宙微波背景中留下印记。我们得到相应的限制宇宙丰度的UCMH在不同的时代，并将它们转化为约束的原始功率谱。我们发现，由此产生的限制是相当严重的，特别是在长度尺度远小于可以直接探测的宇宙微波背景或大尺度结构的意见。我们使用我们的研究结果提供了一个更新的汇编的最佳可用的约束的权力密度波动的所有尺度，范围从现在的地平线尺度小于20个数量级。
2013-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-rays from ultracompact minihalos: potential constraints on the primordial curvature perturbation
超致密微晕（UCMH）是一种致密的暗物质结构，它可以在物质辐射相等后不久由大的密度扰动形成。如果暗物质是弱相互作用大质量粒子（WIMP）的形式，那么UCMH可以通过它们的伽马射线发射来检测。我们调查如何{ \em{Fermi} }卫星可以约束UCMH的丰度和地方的原始曲率扰动的功率谱的限制。用{ \em Fermi}进行探测，将对UCMH晕部分设定一个下限。最小的可检测晕圈分数$f_{\rm UCMH} \gtrsim 10^{-7}$是$M_{\rm UCMH} \sim 10^{3} M_{\odot}$。如果未检测到UCMH的伽马射线发射，则可以对晕分数设置上限。对于$M_{\rm UCMH} \sim 10^{5} M_{\odot}$，边界是最紧的，$f_{\rm UCMH} \lesssim 10^{-5}$。在未检测到的情况下，原始曲率扰动的功率谱的所得上限在尺度$k \sim 10^{1}-10^{6} \, {\rm Mpc}^{-1}$上的范围$\mathcal{P_R} \lesssim 10^{-6.5}- 10^{-6}$内。这比这些尺度上原始黑洞形成的现有限制要严格得多，但是它假设暗物质是WIMP的形式，并且UCMH在银河系晕的形成过程中没有被破坏。
2010-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino signals from ultracompact minihalos and constraints on the primordial curvature perturbation
与标准暗物质晕相比，最近提出的一种新的暗物质结构--超致密微晕（UCMHs）的密度剖面更陡，形成时间更早。如果暗物质是由弱相互作用大质量粒子（WIMP）组成的，那么由于暗物质湮灭而来自UCMH的潜在信号（例如中微子）将被IceCube/DeepCore或其他探测器探测到，并且这样的信号将具有非常有用的伽马射线观测的互补性。另一方面，UCMH的形成与较小尺度上的原始曲率扰动有关。因此，对UCMH丰度的限制可以用来限制这些尺度上的扰动。在以前的工作中，在文献中，作者集中在γ射线信号的UCMH由于暗物质湮灭。在这项工作中，我们调查的中微子信号从附近的UCMH。虽然没有多余的中微子信号的暗物质湮灭已被观察到，UCMH的丰度的限制可以得到，这些限制可以转化为小尺度上的原始曲率扰动的限制。
2013-05-18 astro-ph.CO
Formation and internal structure of superdense dark matter clumps and ultracompact minihaloes
我们讨论了超致密暗物质团块（SDMC）和超致密迷你晕（UCMH）的形成机制和结构，概述了这些类型的DM对象之间的差异。我们定义为SDMC的引力有界DM对象已经进入维里平衡的辐射占主导地位（RD）的宇宙演化阶段。这样的对象可以从等曲率（熵）密度扰动或从曲率（绝热）扰动谱中的峰值形成。Axion miniclusters（Kolb and Tkachev 1994）是前一种模型的例子。中心紧质量系统（e。G.以SDMC或原始黑洞（PBH）的形式），其外部DM包层在次级吸积过程中形成，我们称之为UCMH。因此，在某些情况下，SDMC可以用作UCMH的种子。近年来，SDMC和UCMH在许多研究中被考虑，本文试图将它们系统化。我们还考虑了初始密度扰动的非球面性在引力演化中的作用，它降低了SDMC的量，从而抑制了DM湮灭产生的γ射线信号。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing scenarios of primordial black holes being the seeds of supermassive black holes by ultracompact minihalos and CMB $μ$-distortions
超大质量黑洞和中等质量黑洞被认为存在于宇宙中。对于它们的起源，没有确定的天体物理学解释，文献中考虑到这些大质量黑洞（MBH）可能是原始黑洞（PBH），黑洞是在早期宇宙（远早于物质辐射平等）由于原始超密度的直接坍缩而形成的。本文旨在讨论排除PBH情景作为MBH起源的可能性。我们首先重新审视的限制PBH从CMB失真的种子密度扰动的原因。通过采用最近的种子密度扰动源的CMB失真的计算和更强的约束CMB失真设置的COBE/FIRAS实验中使用的文献中，我们发现，在质量范围$6\times 10^4~M_\odot \sim 5 \times 10^{13}~M_\odot$的PBH被排除在外。由于PBH轻于$6 \times 10^4~M_\odot$不排除从非观测的CMB失真，我们提出了一种新的方法，可以潜在地排除较小的PBH以及。基于观察到的大密度扰动所需的创建PBH也导致大量生产的超紧凑迷你晕（UCMH），紧凑的暗物质晕形成在周围的重组，我们表明，弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）作为暗物质有效地湮灭内UCMH产生宇宙射线远远超过所观察到的流量。我们的边界严格限制了WIMP粒子物理模型与PBH方案的相容性，作为MBH的解释。
2014-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmological contribution from population III stars in ultracompact minihalos
在这项工作中，我们调查人口~III~（人口。III）用Planck观测资料研究超紧小晕~（UCMH）中的恒星对宇宙电离历史的影响。虽然高红移天体物理学尚未被理解，但UCMH可以主持波普。III型恒星类似于标准结构形成情景中形成的晕。这样的流行。III型恒星在主序期间会发射电离光子，并在高红移时促进宇宙再电离。为了研究它们对宇宙整体电离的影响，我们在$z_{\mathrm{reio}}$表示的“tanh”型再电离模型的基础上，增加了表征UCMH初始质量和数密度的两个参数，模拟了宇宙再电离的演化.我们用最新的普朗克观测数据对我们的再电离模型进行了蒙特卡罗马尔可夫链分析。结果表明，当UCMH的初始质量大于$10^{8.4}\mathrm{M}_{\odot}$时，UCMH的数密度受到严格限制。然后，当我们假设标准的"tanh”型再电离由$z=3$发生时，我们通过对UCMH数密度的约束，如尺度中的$\mathcal{A}_ζ\lesssim 10^{-8}$，$k\lesssim 50\mathrm{Mpc}^{-1}$，得到对原始功率谱振幅的约束，从而设置$z_{\mathrm{reio}}>3$。
2022-12-26 astro-ph.CO
A New Probe of Dark Matter and High-Energy Universe Using Microlensing
我们提出了超紧迷你晕作为一种新型的大质量致密晕天体（AMO）的存在，并提出了一个观测测试来发现它们。这些新的MACHO是对高能宇宙中暗物质和物理性质的有力探索。在相变时产生的非高斯能量密度波动（例如，QCD）或暴胀子势中的特征，如果它们的振幅δ> 30%，则可以触发原初黑洞（PBH）的形成。我们发现，PBH积累随着时间的推移，一个足够大的和紧凑的minihalo能够修改或主导其微透镜放大率光变曲线。振幅为0.03% < delta < 30%的扰动太小，不足以形成PBH，但仍然可以引发超致密小晕的生长。因此，超致密小晕作为MACHO的可能性大于PBH。此外，根据它们的质量，它们可能是第一颗PopIII恒星的形成地点。超紧凑的迷你晕和PBH产生微透镜光变曲线，如果在放大事件的峰值之后足够长的时间内获得高质量的光度数据，则可以将其与“点状”物体区分开来。这使得它们能够在麦哲伦星云和银河系凸起的恒星透镜“背景”下被探测到。
2009-08-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Multi-messenger signal from QCD-Axion Ultracompact Minihalos
Institut de Fìsica d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高能物理研究所，巴塞罗那科技研究院）；Facultad de Ingeniería, Universidad San Sebastián（圣塞巴斯蒂安大学工程学院）；Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello（安德斯贝略大学物理科学系）
本研究探索由恒星质量原初黑洞种子、QCD-轴子暗物质构成的超致密小暗晕的多信使信号，通过引力波与射电信号联合检验混合暗 sector。
2026-08-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The contribution of ultracompact dark matter minihalos to the isotropic radio background
超致密的小晕可能形成于宇宙的早期。其中暗物质湮灭是非常强烈的，由于陡峭的密度轮廓，$ρ\sim r^{-2.25}$。来自暗物质湮灭的高能电子和正电子可以与背景光子（例如CMB光子）逆康普顿散射（ICS）以获得更高的能量。另一方面，当它们遇到磁场时，也可以产生同步辐射。本文研究了由暗物质湮灭产生的射电、X射线和$γ$射线波段的UCMH信号。我们发现，对于射电辐射，UCMH可以为ARCADE 2观测到的射电过剩提供一种来源。但由于ICS效应产生的X射线信号或主要由暗物质瞬发辐射产生的$γ$射线信号将超过目前的观测，如Fermi，COMPTEL和CHANGEL。我们发现，最强的限制的分数UCMH来自X射线观测和无线电数据的约束是最弱的。
2013-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
A new probe of the small-scale primordial power spectrum: astrometric microlensing by ultracompact minihalos
暗物质被包裹在初始振幅较大的密度扰动中（δ-rho/rho > 1 e-3），在重组后不久坍缩，形成超紧微晕（UCMH）。它们的高中心密度使UCMH特别适合通过天体测量微透镜进行探测：当UCMH移动时，它会改变背景恒星的视位置。质量大于几个太阳质量的UCMH可以产生独特的天体测量微透镜信号，可以被空间天体测量任务盖亚探测到。如果盖亚没有检测到任何UCMH的引力透镜，那么它就建立了它们丰度的上限，并限制了k~2700 Mpc^{-1}的原始功率谱的振幅。这些限制补充的上限的原始功率谱的振幅来自UCMH的伽玛射线发射的限制，因为天体测量微透镜信号产生的UCMH是最大化，如果暗物质湮灭率太低，影响UCMH的密度分布。如果UCMH中的暗物质湮灭是不可探测的，那么盖亚对UCMH的搜索可能会将原初功率谱的振幅限制在1 e-5以下;这个界限比不存在原初黑洞的界限强三个数量级。
2012-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tau neutrinos from ultracompact dark matter minihalos and constraints on the primordial curvature perturbations
中微子的观测和研究为揭示暗物质粒子的性质提供了一种间接的途径。对于μ介子中微子的探测，主要问题是大气背景，这是由大气中的宇宙射线与原子之间的相互作用引起的。与μ介子中微子相比，τ中微子具有更小的大气背景，特别是向下的方向。除了经典的中微子源外，暗物质粒子也可以湮灭为中微子，是潜在的高能天体物理源。由于暗物质粒子的湮灭率与粒子数密度的平方成正比，因此在暗物质晕中心附近，湮灭率较大，特别是对于一种新的暗物质结构--超致密暗物质微晕（UCMHs）.在以前的工作中，我们已经研究了由于暗物质湮灭引起的UCMH中的μ介子中微子通量。此外，由于UCMH的形成与小尺度的原初密度扰动有关，我们得到了对小尺度原初曲率扰动幅度的限制，即$1 \lesssim k \lesssim 10^{7} ~\rm Mpc^{-1}$ .在这项工作中，我们专注于下行的τ中微子从UCMH由于暗物质湮灭。通过与τ中微子通量本底的比较，得到了对UCMH质量分数的限制。然后利用UCMH质量分数的限制，得到了对原始曲率扰动幅度的限制，并将其推广到尺度$k \sim 10^{8} ~ \rm Mpc^{-1}$上.
2017-11-03 astro-ph.CO
Impact of Primordial Ultracompact Minihaloes on the Intergalactic Medium and First Structure Formation
超紧小晕（UCMHs）是由暗物质吸积到原初黑洞（PBH）上或原初密度扰动产生的初始暗物质过密度而形成的，它提供了一种新的致密暗物质结构，在物质辐射相等z_eq后对IGM进行加热和加热，比第一个宇宙学暗晕结构和后来的第一颗恒星的形成要早得多。我们表明，即使UCMH丰度很小，UCMH贡献的暗物质湮灭密度也可以完全主导均匀的暗物质湮灭背景，并在早期宇宙中提供新的伽马射线背景。当UCMH丰度上限受到CMB光学厚度的限制时，IGM电离分数xion和气体温度Tm可以从没有能量注入时的复合残余和绝热冷却增加到最高值xion 0.1和Tm ~ 5000 K（z>10）。一小部分UCMH被PBH接种。气体吸积到PBH上的X射线辐射可能完全超过暗物质湮灭，成为主要的宇宙电离源，但UCMH内部重子积累和吸积反馈对气体吸积速率和X射线吸收的限制表明，X射线辐射只有在z<z_m<1000时才能成为比UCMH湮灭晚得多的有希望的电离源，其中z_m取决于PBH的质量，它们的宿主UCMH和暗物质粒子。此外，UCMH辐射，包括湮灭和X射线发射可以显着抑制低质量的第一重子结构的形成。UCMH辐射对重子结构演化的影响对于维里化后的气体温度影响很小，但对重子物体中的电离率和分子氢丰度等气体化学量的增强作用更为显著。
2011-08-09 astro-ph.CO
Axion Star Nucleation in Dark Minihalos around Primordial Black Holes
我们考虑一类一般的轴子模型，包括QCD和弦轴子，其中PQ对称性在暴胀之前或暴胀期间被破坏。假设轴子是暗物质的主要组成部分，我们讨论了通过引力玻色-爱因斯坦凝聚在原始黑洞周围的维里化暗晕中轴子星的形成。我们确定了在星系形成之前小晕动力学产生轴子星的条件。今天，对于QCD（弦）轴子的情况，我们预计在太阳周围半径为100秒差距的范围内会有多达$\sim 10^{17}$（$\sim 10^9$）的轴子星。
2020-10-18 astro-ph.CO gr-qc 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
High redshift signatures in the 21 cm forest due to cosmic string wakes
宇宙弦在早期宇宙中诱导微晕的形成。在宇宙微波背景（CMB）谱的背景下，所产生的弦状小晕团被唤醒并形成“21厘米森林”。这样一个21厘米的森林可以有助于沿视线积分的红移21厘米信号的角波动。我们计算的均方根振幅的21厘米的波动，由于字符串和这些波动可以占主导地位的信号，由于原始密度波动在高红移（$z \gtrsim 10$），即使弦张力低于目前的上限，$G μ< 1.5 \times 10^{-7}$。我们的研究结果还预测，平方公里阵列（SKA）可以潜在地检测到21厘米的波动，由于字符串与$G μ\approx 7.5 \times 10^{-8}$的单频带的情况下和$4.0 \times 10^{-8}$的多频带的情况下。
2013-10-15 astro-ph.CO hep-ph
Minihalos as probes of the inflationary spectrum: accurate boost factor calculation and new CMB constraints
本研究通过精确计算超致密迷你晕的增强因子，利用CMB数据约束暴胀谱的小尺度原初功率谱，首次证明p波湮灭过程也具有约束能力。
2023-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulations of Axion Minihalos
作为强CP问题的解决方案，轴子也是一个可行的暗物质候选者。我们使用N-体模拟来研究白噪声密度波动子结构的形成。我们的弛豫轴子微晕的密度分布可以用Navarro-Frenk-White分布来描述，微晕的浓度数与一个简单的物理模型吻合得很好。我们发展了一个半解析公式来拟合我们模拟的质量函数，它在不同的红移范围内基本一致，与经典的晕质量函数只有两个水平的差异。这个解析质量函数使我们能够考虑后膨胀轴子场景中的不确定性，以及将我们的高红移模拟结果外推到现在。我们的工作估计了轴子子结构的丰度，这对于预测它们对宇宙微透镜焦散和脉冲星计时的影响是必要的。我们的计算表明，如果脉冲星定时和微透镜探测器可以达到最近的灵敏度预测，他们可能是敏感的后膨胀轴子暗物质的情况下，即使占不确定性有关的轴子弦。对于脉冲星计时，最重要的警告是轴子微晕是否被恒星破坏，我们的估计表明，在最相关的质量下，这一点有点重要。最后，由于我们的引力模拟是尺度不变的，因此结果可以扩展到暗物质由其他轴子状粒子甚至原始黑洞集群组成的模型。
2021-07-09 astro-ph.CO hep-ph
Investigating dark matter substructure with pulsar timing: II. Improved limits on small-scale cosmology
超紧微晕（UCMH）是由大振幅的原初扰动和拓扑缺陷孕育而成的一类暗物质子结构。UCMH预计将生存到现在的时代，允许使用我们自己的银河系内的观测对其宇宙丰度进行限制。对它们的数密度的限制可以与早期宇宙中影响结构形成的条件联系起来，例如小尺度上原始能量的增加，一般的弱非高斯性，以及宇宙弦的存在。我们使用新的约束UCMHs的丰度从脉冲星定时放置广义的限制，这些宇宙学场景的参数。在某些尺度上，这种极限是迄今为止最强的，超过了暗物质湮灭的极限。我们的新极限有一个额外的优势，即不依赖于暗物质的粒子性质，因为它们只基于引力效应。
2017-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A new bound on the low reheating temperature with dark matter
我们研究了一个新的约束低再热温度的情况下，宇宙经历早期的物质统治再热之后，标准的大爆炸宇宙学开始。在许多暗物质（DM）模型中，DM的小尺度涨落在早期物质支配时代增长，并导致超紧微晕（UCMH）的形成。利用伽玛射线观测的UCMH数的限制，我们发现了一个依赖于DM性质的WIMP暗物质的${\cal O}(10)~{\rm MeV} - {\cal O}(100)~{\rm MeV}$之间的再加热温度的下限。在未来的观测中，通过对UCMH的引力观测，如脉冲星计时、微透镜效应等，也可以得到非WIMP暗物质的类似结果。
2017-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Hole as a Source of the Boost Factor
原始黑洞（PBH）在其周围聚集弱相互作用大质量粒子（WIMP）并形成超紧凑迷你晕（UCMH），如果WIMP是暗物质（DM）的主要成分的话。本文讨论了由质量低于地球的PBH所产生的UCMH对当前宇宙中WIMP湮灭的增强作用，并成功地解释了PAMELA/Fermi实验所观测到的宇宙线中的正电子和/或电子过剩现象。该信号与来自衰减的暗物质的信号非常相似，只要衰减模式合适，就可以解释PAMELA和/或费米异常而不与任何约束冲突。在这种情况下，提升因子可以高达10^5。此外，我们讨论了我们的方案的可检验性的伽玛射线点源和引力波实验。
2010-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes as Dark Matter: Almost All or Almost Nothing
如果原始黑洞本身不是大部分的暗物质，那么原始黑洞（PBH）会吸积周围的粒子暗物质，形成超紧凑迷你晕（UCMH）。我们表明，如果大多数暗物质是一个热遗迹，那么内部区域的UCMH周围的PBH是高亮度的湮灭产品的来源。对伽马射线和中微子的通量限制设定了很强的丰度极限，将以前的极限提高了几个数量级。假设存在足够多的粒子暗物质形成UCMH，我们发现在PBH质量的很大范围内，Omega_PBH <~ 10^-4（对于m_DM c^2 ~ 100 GeV）。我们简要地讨论了我们的极限的不确定性，包括那些由于UCMH光度的演变，因为它湮灭。
2010-07-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on small-scale cosmological perturbations from gamma-ray searches for dark matter
像暴胀或相变这样的事件可以在早期宇宙中在非常小的尺度上产生大的密度扰动。因此，小尺度的探针对于例如区分暴胀模型是有用的。直到最近，唯一这样的限制来自未观测到的原始黑洞（PBH），与最大的扰动有关。中等振幅的扰动可以在物质辐射相等后不久坍缩，形成暗物质的超紧凑迷你晕（UCMH），其丰度远远大于PBH。如果暗物质自我湮灭，UCMH将成为间接探测的绝佳目标。在这里，我们将讨论的伽马射线通量预期从UCMHs，观测它们的前景与伽马射线望远镜，并限制原始功率谱来自他们的非观测费米大面积空间望远镜。
2012-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Muon neutrinos and the cosmological abundance of primordial black holes
本文研究被包裹原初黑洞中暗物质湮灭产生的河外缪子中微子通量，并利用IceCube十年曝光数据推导原初黑洞宇宙学丰度的上限，提供了一种新的约束途径。
2024-07-18 astro-ph.CO hep-ph
Wide binaries in ultra-faint dwarf galaxies as a probe of extended dark objects
King’s College London（伦敦国王学院）
研究利用超微弱矮星系牧夫座I中的宽双星探测扩展暗物质对象，将现有约束推广到扩展暗物质，推导暗物质分数置信限，其在质量 - 半径平面敏感，还应用于超紧凑微晕并推导对原初曲率功率谱的约束。
2026-07-21 astro-ph.CO hep-ph
The abundance of primordial black holes from the global 21cm signal and extragalactic gamma-ray background
宇宙早期形成的原始黑洞（PBH）在引力作用下可以吸收暗物质粒子，形成超致密微晕（UCMH）。理论研究和数值模拟表明，超巨球中暗物质的密度分布是$ρ(r) \sim r^{-2.25}$的形式。与目前流行的暗物质晕模型如NFW模型相比，UCMH中的暗物质湮灭速率更大。考虑到暗物质湮灭，在UCMH中存在一个最大的核心密度$ρ_{\rm max}$，该密度与红移无关。而在本文中，我们指出$ρ_{\rm max}$依赖于红移，并且UCMH中的暗物质湮灭速率也随时间变化。我们重新调查的$γ$射线通量从UCMH由于暗物质湮灭，并专注于它们的贡献河外伽玛射线背景（EGB）。利用费米的EGB数据，导出了PBH丰度的约束条件：$Ω_{\rm PBH,EGB} \lesssim 2\times 10^{-8}$ .受EDGES实验观测到的全球21 cm信号的启发，我们研究了UCMH中暗物质湮灭对全球21 cm信号的影响，并导出了对PBH丰度$Ω_{\rm PBH,21cm} \lesssim 2\times 10^{-10}$的限制.导出的约束对$10^{-6} M_{\odot} \lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{3} M_{\odot}$的质量范围有效。
2020-09-05 astro-ph.CO hep-th
Observational Constraints on the Primordial Curvature Power Spectrum
CMB观测提供了大尺度上原始功率谱的精确测量，对应于波数$10^{-3}$ Mpc $^{-1}$ < k < 0.1 Mpc $^{-1}$，[1-8]。明亮的红色星系和星系团在重叠的尺度上探测物质的功率谱（0.02 Mpc $^{-1}$ < k < 0.7 Mpc $^{-1}$ [9-18]），而莱曼α森林的尺度稍小（0.3 Mpc $^{-1} < k < 3$ Mpc $^{-1}$ ; [19]）。这些观察结果表明，原始功率谱几乎是尺度不变的，振幅接近$2 \times 10^{-9}$，[5，20-25]。他们也强烈支持通货膨胀和激励我们获得的约束达到更小的尺度上的原始曲率功率谱和通货膨胀的影响。利用CMB光谱畸变（SD）和超压缩微晕天体（UCMH）和原始黑洞（PBH）的极限，人们可以得到更高的$k < 10^5$ Mpc $^{-1}$的极限值，而对$k < 10^{19}- 10^{23}$ Mpc $^{-1}$的灵敏度甚至更高。在本文中，我们重新审视和收集所有已知的限制PBH和UCMH。我们表明，除非使用SD，PBH给我们非常宽松的界限上的原始曲率扰动。UCMH在合理的$k$范围（$3 < k < 10^6$ Mpc $^{-1}$）上提供了非常丰富的信息，并导致曲率谱的显著上限。我们审查的条件下，更严格的约束UCMHs可能意味着非常强大的边界上的一部分暗物…
2017-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on primordial black holes in the mixed dark matter scenarios using the ratio $\rm (^3{He}+D)/H$
本研究在混合暗物质场景下，利用超致密小晕中暗物质湮灭影响氦光解产生的$\rm (^3{He}+D)/H$比值，推导原初黑洞占暗物质比例的上限，为约束原初黑洞宇宙学丰度提供了新方法。
2023-10-05 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the primordial power spectrum of small scales using the neutrino signals from the dark matter decay
许多暴胀理论预言原始功率谱是标度不变的。功率谱的幅度可以受到不同观测的约束，如宇宙微波背景（CMB），莱曼- $α$，大尺度结构和原始黑洞（PBH）。虽然CMB的约束是稳健的，但相应的尺度非常大（$10^{-4}<k<1 \mathrm{Mpc^{-1}}$）。对于小尺度（$k > 1 \mathrm{Mpc^{-1}}$），对PBH的研究提供了更弱的限制。最近，超压缩暗物质微晕（UCMH）被提出，并被发现可以用来约束小尺度的原初功率谱。通过对UCMH的研究，得到了比PBH更好的极限。以往的工作主要集中在暗物质在UCMH中的湮灭，但如果暗物质粒子不湮灭，衰变是另一个重要的问题。在以前的工作~ \cite{EPL}中，我们研究了由于暗物质衰变而产生的UCMH的γ射线通量。除了这些通量之外，中微子通常会随着伽马射线光子产生，特别是对于轻子通道。在这项工作中，我们研究了由于暗物质衰变引起的UCMH的中微子通量。最后，我们得到了小尺度下原始功率谱振幅的约束条件。
2015-01-05 astro-ph.CO
Imprints of fermionic and bosonic mixed dark matter on the 21-cm signal at cosmic dawn
21厘米的信号，从宇宙黎明的时代之前，再电离组成的一个有前途的观察，以获得新的见解到暗物质（DM）部门。在本文中，我们调查其潜在的约束混合（冷+非冷）暗物质的情况下，其特征在于非冷DM分数（$f_{\rm nCDM}$）和粒子质量（$m_{\rm nCDM}$）。作为非冷DM物种，我们调查了费米子（无菌中微子）和玻色子（超轻轴子）粒子。我们展示了这些方案如何影响全球信号和功率谱使用晕模型实现的21厘米信号在宇宙黎明。接下来的这项研究，我们进行了基于推理的预测研究的基础上，现实的模拟功率谱从平方公里阵列（SKA）望远镜。假设效率低，但非零星形成的minihaloes（即晕与质量低于$10^8$ M $_{\odot}$），我们得到严格的约束$m_{\rm nCDM}$和$f_{\rm nCDM}$，远远超出目前的限制。关于$f_{\rm nCDM}\sim 1$的特殊情况，例如，我们发现了一个约束的$m_{\rm nCDM}>15$ keV（热质量）的费米子DM和$m_{\rm nCDM}>2\times10^{-20}$ eV的玻色子DM。对于相反的情况下，占主导地位的冷DM，我们发现，最多百分之一的总DM丰度可以由一个热的费米子或玻色子遗物。所有约束条件均以95%的置信水平提供。
2022-04-04 astro-ph.CO
