The COpernicus COmplexio: Statistical Properties of Warm Dark Matter Haloes
Bulbul等人（2014 a）和Boyarsky等人（2014 a）最近从星系和星系团中心探测到的3.5 keV X射线线被解释为7 keV无菌中微子衰变的发射，这些中微子可能构成（温暖的）暗物质（WDM）。作为哥白尼COmplexio（COCO）计划的一部分，我们调查的暗物质晕形成的高分辨率宇宙学$N$ -体模拟的初始条件类似于宇宙中的预期，其中暗物质由7千电子伏的不育中微子。该模拟及其冷暗物质（CDM）对应物具有$\sim13.4$ bn粒子，每个粒子的质量均为$\sim 10^5\, h^{-1} M_\odot$，提供了有关晕结构和演化的详细信息，直至矮星系质量尺度。COCO-暖区小尺度非线性结构（$M_{200}\, \leq\, 2 \times 10^9\,h^{-1}\,M_\odot$）的形成比COCO-冷区稍晚。在WDM模型中，目前的晕质量函数在质量$\sim 2 \times 10^{9}\,h^{-1}\,M_\odot$处开始下降到低于CDM对应物，并且非常迅速地向更低的质量下降，使得COCO-暖比COCO-冷中质量$M_{200}= 10^{8}\,h^{-1}\,M_\odot$的晕少五倍。在COCO暖星系中，矮星系尺度上的晕浓度相应较小，我们提供了一个简单的函数形式来描述其随红移的演化。在这两种情况下，晕的形状是相似的，但COCO-Warm中最小的…
2015-07-09 astro-ph.CO
Probing compact dark matter with gravitational wave fringes detected by the Einstein Telescope
与天体的电磁辐射不同，双星合并产生的引力波具有更长的波长和相干性。对于地基GW探测器，当源和地球之间的透镜物体具有质量$\sim 1-10^5M_\odot$时，应考虑衍射效应，因为啁啾波长与屏障的尺度（其史瓦西半径）相当。因此，波形将失真为条纹。在这项工作中，我们表明，来自第三代GW探测器（如爱因斯坦望远镜（ET））的信号将是探测致密暗物质（CDM）或原始黑洞性质的确凿证据。当透镜质量较小时，透镜效应的检测变得更困难。ET比LIGO更灵敏，对CDM质量$>5M_\odot$的约束是有效的，而LIGO只能检测质量$>100M_\odot$。对于条纹的零搜索，一年的ET观测可以将CDM密度分数限制为质量范围$M_{\rm{CDM}}=10M_\odot-100M_\odot$内的$\sim10^{-2}-10^{-5}$。
2020-05-16 astro-ph.CO gr-qc
Lensing of gravitational waves as a probe of compact dark matter
作为对致密暗物质（DM）天体（如原始黑洞）的探测，我们研究了致密天体双星中引力波的引力透镜效应。假设一个点质量透镜，我们进行参数估计的引力波信号的透镜从紧凑的物体二进制的地面激光干涉仪，以确定可探测性的镜头。然后，考虑到LIGO-Virgo一直在探测的二元种群，我们从非观测透镜事件中推导出对紧凑DM丰度的限制。我们发现，LIGO-Virgo观测结果表明，比$M_l = 200M_\odot$重的致密天体不能构成所有的DM，而比$M_l = 400M_\odot$重的致密天体中可以有比DM轻的$40\%$。我们还表明，DM分数在紧凑的对象可以探测LIGO在其最终的灵敏度$M_l > 40M_\odot$达到$2\%$的DM丰度在$M_l > 200M_\odot$，并通过ET $M_l > 1M_\odot$达到DM分数低至$7\times 10^{-5}$在$M_l > 40M_\odot$。
2021-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
NIHAO-XXIII: Dark Matter density shaped by Black Hole feedback
我们提出了一个系统的分析反应的暗物质分布到星系形成跨越超过八个数量级的恒星质量。我们扩展了NIHAO-IV论文（Tollet等人）中提出的先前工作。通过增加46个新的高分辨率模拟的大质量星系进行列入黑洞反馈。我们表明，外流产生的活动星系核能够部分抵消暗物质收缩，由于大型中央恒星组成的大规模晕。净效应是放松的中央暗物质分布，移动到一个不太尖的密度分布在晕质量大于$\approx 3 \times 10^{12}$ M $_{\odot}$。密度剖面斜率平均值（$α$）周围的散射是相当恒定的（$Δα\approx 0.3$），除了在$10^{12}$ M $_{\odot}$周围有晕质量的星系，在从恒星到活动星系核反馈主导系统的过渡中，散射几乎增加了三倍。我们提供了有用的拟合公式的斜率的暗物质密度剖面的维里半径的百分之几为整个恒星质量范围：$10^5-10^{12}$ M $_{\odot}$（$2 \times 10^9-5 \times 10^{13}$ M $_{\odot}$晕质量）。
2020-04-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Collapse of a self-gravitating Bose-Einstein condensate with attractive self-interaction
研究了具有吸引自相互作用的自引力玻色-爱因斯坦凝聚体的坍缩。平衡态中，引力和自相互作用引起的吸引力被量子压力抵消，仅存在于最大质量$M_{\rm max}=1.012\hbar/\sqrt{Gm|a_s|}$以下，其中$M_{\rm max}=1.012\hbar/\sqrt{Gm|a_s|}$是玻色子的散射长度，$m$是它们的质量。对于$M>M_{\rm max}$，系统预计会崩溃并形成黑洞。我们通过对波函数作高斯近似来研究坍缩动力学。我们发现对于$M\rightarrow M_{\rm max}^+$，塌陷时间尺度为$(M/M_{\rm max}-1)^{-1/4}$，对于$M\gg M_{\rm max}$，塌陷时间尺度为$M^{-1/2}$。我们将我们的结果应用到标准轴子的质量$m=10^{-4}\, {\rm eV}/c^2$和散射长度$a_s=-5.8\times 10^{-53}\, {\rm m}$，其中$M_{\rm max}=6.5\times 10^{-14}M_{\odot}$和$R=3.3\times 10^{-4}\, R_{\odot}$。我们证实了我们以前的说法，玻色子与吸引力的自我相互作用，如标准的轴子，可能会形成低质量的恒星，但不能形成暗物质晕的相关质量和大小。这些迷你轴子星可能是暗物质的组成部分。它们可以在几个小时内坍缩成质量为$\sim 10…
2016-04-20 astro-ph.CO
An Empirical Model for the Star Formation History in Dark Matter Halos
我们发展了一种经验方法来推断恒星形成率的暗物质晕的星系恒星质量函数（SMF）在不同的红移和本星系团星系光度函数（CGLF），它有一个陡峭的暗端相对于本星系的SMF。由于卫星星系通常是较早吸积的老星系，这一特征对高红移低质量星系的形成具有重要的限制作用。SMF的演化表明，在高质量晕（$>10^{12}M_{\odot}h^{-1}$）中的恒星形成必须在高红移时得到增强，这超出了从动力学时间的简单标度所预期的。CGLF的暗端意味着一个特征红移$z_c\approx2$，高于该红移，质量为$< 10^{11}M_{\odot}h^{-1}$的低质量晕中的恒星形成率相对于低z时必须增强。这并不是标准恒星反馈模型所直接预期的。此外，这种增强导致了一些有趣的预测，例如，一个显着的老恒星星族在今天的矮星系与$M_* < 10^8 M_{\odot}h^{-2}$和陡峭的斜率高红移恒星质量和恒星形成率函数。
2014-01-09 astro-ph.CO
Primordial black hole tower: Dark matter, earth-mass, and LIGO black holes
我们研究了原始黑洞（PBH）形成的可能性与分级质谱在多个阶段的通货膨胀。作为一个例子，我们发现，人们可以同时实现最近吸引了很多关注的质谱：恒星质量PBH（$\sim\mathcal{O}(10)M_\odot$）作为LIGO/Virgo合作探测到的二元黑洞的可能来源，小行星质量（$\sim\mathcal{O}(10^{-12})M_\odot$）作为暗物质的主要成分，和地球质量（$\sim\mathcal{O}(10^{-5})M_\odot$）作为光学引力透镜实验微透镜数据中超短时标事件的来源。最近改进的de Sitter沼泽地猜想可能支持这样一个多阶段的暴胀的情况下，分级质量PBH作为每个暴胀阶段的过渡信号。
2019-08-10 astro-ph.CO hep-ph
Double inflation as a single origin of primordial black holes for all dark matter and LIGO observations
原始黑洞（PBH）是暗物质（DM）的主要非粒子候选者之一。虽然几个观测严重限制PBH的量，它是最近指出，有一个不确定性的微透镜的限制低于$\sim 10^{-10} M_\odot$最初被忽略，但可能会削弱的约束显着。在本文中，面对这种不确定性，我们调查的可能性，PBH可以弥补所有DM在一个广泛的质谱。此外，我们提出了一个具体的通货膨胀模型，可以同时产生PBH的所有DM在一个广泛的质谱$\mathcal O(10^{-13}) M_\odot$和PBH的LIGO事件在一个尖锐的质谱在$\mathcal O(10) M_\odot$。
2018-02-18 astro-ph.CO hep-ph
Lensing of Fast Radio Bursts as a Probe of Compact Dark Matter
部分暗物质由大质量致密晕天体（MACHO）构成的可能性在很大的质量范围内仍然没有得到很好的限制，特别是在$20-100\, M_\odot$窗口中。我们表明，强引力透镜的河外快速射电暴（FRB）的MACHO的质量大于$\sim20\,M_\odot$将导致重复的FRB与可观测的时间延迟。质量为$M_L$的透镜对FRB的强透镜效应引起两个图像，这两个图像被典型的时间延迟$\sim$（几$\times(M_L/30\, M_\odot)$毫秒）分开。考虑到即将到来的实验（如CHIME）每年对$10^4$ FRB的预期FRB检测率，如果这个窗口中的MACHO构成了所有的暗物质，我们每年应该观察到数十到数百次重复的爆发。对仅具有$10^4$ FRB的回波的零搜索将把MACHO中的暗物质的部分$f_{\rm DM}$约束为对于$M_L\gtrsim 20\,M_\odot$的$f_{\rm DM}\lesssim 0.08$。
2016-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The relation of galaxies and dark matter haloes to the filamentary cosmic web
基于千禧年模拟，研究发现宇宙网中星系和暗物质晕比例随质量增加，且宇宙网星系因卫星比例高而具有较低比恒星形成率，差异主要源于暗物质晕质量分布不同。
2025-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mass classification of dark matter perturbers of stellar tidal streams
由潮汐剥离围绕银河系轨道运行的祖先形成的恒星流预计会受到暗物质暗晕的干扰。最近的研究表明，它们是推断扰动物性质（如质量）的一个很好的代理。在这里，我们提出了两种不同的方法，利用完全非高斯密度分布的恒星流：贝叶斯模型选择的基础上的概率密度函数（PDF）的恒星密度，和似然自由梯度提升分类。虽然该方案没有假设一个特定的暗物质模型，我们主要感兴趣的是辨别原始黑洞冷暗物质（PBH CDM）的假设从标准粒子暗物质之一。因此，作为一个应用程序，我们预测模型选择强度的证据冷暗物质集群的质量$10^3$ - $10^5 M_{\odot}$和$10^5$ - $10^9 M_{\odot}$，基于GD-1的恒星流，包括现实的观测误差。较小的质量范围的证据，到目前为止，探索不足，是特别有趣的PBH CDM。我们期望基于PDF分析的模型选择的证据从弱到强，取决于基准模型。相反，梯度提升模型是一个高效的分类器（99%的准确度），这里考虑的所有质量范围。作为该方法的鲁棒性的进一步测试，当执行预测时，将最大质量范围进一步划分为$10^5$ - $10^7 M_{\odot}$和$10^7$ - $10^9 M_{\odot}$范围时，我们得出类似的结论。
2021-09-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic microwave background bounds on primordial black holes including dark matter halo accretion
即使大质量（$10\,M_\odot \lesssim M \lesssim 10^4 M_\odot$）原始黑洞（PBH）只能解释宇宙中暗物质（DM）的一小部分，它们仍然可能对LIGO/Virgo测量的合并事件的相当大的一部分负责，和/或作为已经在高红移（$z\gtrsim 6$）观察到的超大质量黑洞（SMBH）的祖先。在一个占主导地位的，非PBH DM组件的存在下，通过改变电离历史的CMB设置的界限进行修改。我们通过玩具模型和专用的数值模拟重新审视了PBH周围DM晕的宇宙学吸积，推导出更新的CMB边界，其中还考虑到最后的普朗克数据发布。我们证明，这些约束占主导地位的其他约束在文献中的群众$M\gtrsim 20-50\,M_\odot$（取决于吸积物理的不确定性），达到$f_{\rm PBH}<3\times 10^{-9}$左右$M\sim 10^{4}\,M_\odot$的水平。然而，这些紧密的边界与SMBH大质量种子的原始起源的假设是一致的。
2020-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Inferring the concentration of dark matter subhalos perturbing strongly lensed images
我们证明了低质量的暗物质晕对强透镜图像的扰动受到扰动晕浓度的显著影响。对于$Λ$ CDM中预期的次晕浓度，对于质量大于约$10^{10}M_\odot$的次晕，可以在HST分辨率下获得对浓度的显著约束。对于质量较低的次晕，如果其浓度高于CDM中的预期分散度，也可能存在限制。我们还发现，浓度较低的质量微扰下降到$\sim 10^8M_\odot$可以很好地约束与分辨率为$\sim 0.01''$，这是可以实现的长基线干涉。次晕浓度在扰动的可探测性中也起着关键作用，因此只有质量为$\lesssim 10^9M_\odot$的高浓度扰动物才有可能在HST分辨率下被探测到。如果在镜片建模过程中没有考虑$Λ$ CDM质量-浓度关系中的分散，则对于质量为$10^9 M_\odot$（$10^{10} M_\odot$）的光晕，推断的光晕下质量可能存在高达3（6）倍的偏倚;如果在镜片验配过程中改变质量和浓度，则可以消除该偏倚。另一种方法是，我们可以在次晕的扰动半径范围内，通过它到被扰动透镜的临界曲线的距离，有力地推断出投影质量。通过足够数量的探测，这些策略将使得除了质量函数之外，还可以在低质量下约束晕质量-浓度关系，从而提供暗物质物理和小尺度原始功率谱的探针。
2020-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on the mass-concentration relation of cold dark matter halos with 11 strong gravitational lenses
暗物质晕的质量浓度关系反映了天体在等级结构形成情景中的组装历史，并依赖于宇宙学中的基本量，如原始物质功率谱的斜率。这种关系不受亚星系尺度观测的限制。假设冷暗物质，我们推导出质量浓度关系的第一次测量，使用图像的位置和流量比从11个四重图像强引力透镜（quads）在质量范围$10^{6} - 10^{10} M_{\odot}$。我们的分析框架包括subhalos和视线晕，边缘化的滋扰参数描述的镜头宏模型，考虑有限的源效应透镜观测，并同时约束的质量浓度关系的归一化和对数斜率，和subhalo质量函数的归一化。在$z=0$处，我们将$10^{8} M_{\odot}$晕的浓度限制在$68 \%$ CI处的$c=12_{-5}^{+6}$，以及将$c=12_{-9}^{+15}$限制在$95 \%$ CI处。对于$10^{7} M_{\odot}$晕轮，我们得到$68 \%$（$95 \%$）约束$c=15_{-8}^{+9}$（$c=15_{-11}^{+18}$），而对于$10^{9} M_{\odot}$晕轮，我们得到$c=10_{-4}^{+7}$（$c=10_{-7}^{+14}$）。这些结果与文献中质量浓度关系的理论预测是一致的，并建立了强透镜星系作为一个强大的探测器的晕浓度在亚星系尺度上跨越宇宙学距离。
2019-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Implications of Mirror Dark Matter on Neutron Stars
我们研究了非对称暗物质对中子星的影响。我们构造了一个由普通重子和非对称暗物质重子组成的“混合中子星“模型。我们推导出了每种物质的广义相对论结构方程，在给定半径内的质量方程，以及红移随半径的变化。我们提出了一个具体的数值模型作为说明性的例子。在这个例子中，暗中子的质量等于普通中子的一半。主要结果如下：总质量为$3.74 M_{\odot}$，中子球内的总质量等于$1.56 M_{\odot}$，中子质量为$1.34 M_{\odot}$，恒星半径为31.9 km，中子球半径为11.1 km，中子球和恒星表面的红移分别为0.72和0.25。我们对可能的天体物理影响进行简要评论。
2011-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Warm dark matter chills out: constraints on the halo mass function and the free-streaming length of dark matter with 8 quadruple-image strong gravitational lenses
暗物质的自由流长度取决于基本的暗物质物理，并决定了亚星系尺度上暗物质晕的丰度和浓度。利用八个四倍像的类星体的像位置和通量比，我们约束了暗物质的自由流长度和次晕质量函数（SHMF）的振幅。我们模拟了主偏转器下晕和沿视线的晕，并考虑了暖暗物质（WDM）自由流对质量函数和质量浓度关系的影响。通过使用一组模拟晕校准SHMF与宿主晕质量和红移的标度，我们推断出SHMF的全球归一化。我们占有限大小的背景源，并边缘化的主要偏转器的质量配置文件。参数化暗物质自由流通过半模质量$m_{\rm{hm}}$，我们约束热遗迹粒子质量$m_{\rm{DM}}$对应于$m_{\rm{hm}}$。在$95 \%$ CI：$m_{\rm{hm}} < 10^{7.8} M_{\odot}$（$m_{\rm{DM}} > 5.2 \ \rm{keV}$）。相对于后验分布的峰值，我们不支持似然比分别为7：1和30：1的$m_{\rm{DM}} = 4.0 \rm{keV}$和$ m_{\rm{DM}} = 3.0 \rm{keV}$。假设冷的暗物质，我们约束的投影质量之间的子结构$10^6 - 10^{9} M_{\odot}$近透镜图像。在$68 \%$ CI处，我们推断出对应于平均投影质量分数$\bar{f}_{\rm{sub}} = 0.035_{-0.017}^{+0.021}$的$2.0 - 6.1 \ti…
2019-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter Subhalos, Strong Lensing and Machine Learning
我们研究了将机器学习技术应用于强透镜星系图像的可能性，以检测透镜系统内暗物质子晕光谱中的低质量截止。我们生成的透镜图像的系统包含在七个不同的类别对应于较低的质量截止范围从$10^9M_\odot$到$10^6M_\odot$的子结构。我们使用卷积神经网络对这些图像进行多分类排序，并看到该算法能够正确识别一个数量级内的较低质量截止值，准确率超过93%。
2020-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The maximum mass of dark matter existing in compact stars based on the self-interacting fermionic model
在假设暗物质（DM）和正常物质（NM）之间只有引力作用的条件下，利用双流体TOV方程研究了DM混合中子星（DANS）。分别用相对论平均场理论和非自湮灭自相互作用费米子模型模拟了致密星的NM和DM。详细研究了费米子DM $m_f$的粒子质量和相互作用强度参数$y$对DANS性质的影响。由于迄今为止缺乏关于DM的颗粒性质的信息，因此$m_f$和$y$被认为是自由参数。对于DANS，我们提出了一个简单的普适关系式$y>100$，其中$M_D^{\max}$是存在于DANS中DM的最大质量，$M_N$是没有DM的中子星的质量。对于自由费米子DM模型（$y$ =0），关系变为$ M_D^{\max}=(0.627-0.027\frac{M_N^2}{\M_{\odot}^2}) ( \frac{1\GeV}{m_f})^2 \M_{\odot}$。DANSs中DM $R_D$的半径与$M_D^{\max}$呈线性关系，即$R_D=(7.02 \frac{M_D^{\max}}{ \M_{\odot}}+1.36)$ ~km。这些结论与RMF理论中不同的NM EOS无关。这种将DM粒子的性质与恒星质量联系起来的普遍关系，对于用间接的方法来约束DM粒子的性质有一定的启示。
2018-05-03 astro-ph.CO nucl-th
Tests of Dark MACHOs: Lensing, Accretion, and Glow
暗物质可以采取暗质量致密晕天体（dMACHO）的形式;即，由暗区基本粒子组成的复合物体，其宏观质量可以从普朗克尺度到太阳质量尺度以上，并且还可以容纳各种各样的能量密度和大小。集中在引力相互作用的dMACHO与可见物质，我们映射出的质量半径参数空间，这是一致的引力透镜实验，以及各向异性的宇宙微波背景（CMB）的基础上的球形吸积物质到dMACHO在流体静力学近似。对于具有均匀密度质量分布和总质量在$\sim 10^{-12} - 10\,M_\odot$范围内的dMACHO，我们发现，如果dMACHO的半径大于$\approx 3$乘以透镜系统的爱因斯坦半径，则dMACHO可以解释100%的暗物质。对于$10\,M_\odot$以上的较大质量，半径大于$\sim 1 \times 10^8 \mbox{cm} \times(M/100\,M_\odot)^{9/2}$的d2 O与CMB观测值一致。对于质量低于$\sim 10^{-12}\,M_\odot$的较轻的氘氧，仍然没有一个好的实验探针。最后，我们指出，质量为$\sim 0.1\,M_\odot$的较重的dMACHO可以通过X射线和光学望远镜观察到，如果它们在太阳系附近的大分子云中静止，并吸积普通物质以发射光子。
2020-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Bayesian Forecasts for Dark Matter Substructure Searches with Mock Pulsar Timing Data
暗物质的子结构，如原始黑洞（PBH）和轴子微团簇，由于引力效应，可以在脉冲星定时阵列（PTA）测量中引起相移。为了获得一个更现实的预测，这样的模型的暗物质与PTA的可探测性，我们提出了一个贝叶斯推断框架来搜索PBH产生的相移和模拟PTA数据进行分析。对于大多数PBH质量的暗物质丰度的限制同意与以前的（频率论）分析（没有模拟数据）$\mathcal{O}(1)$因素。这进一步激发了利用平方公里阵列对质量范围从$10^{-8}\,M_{\odot}$到远高于$10^2\,M_{\odot}$的PBH（和密集的小尺度结构）的专门搜索。此外，利用更乐观的定时参数集，预测未来的PTA将PBH约束到$10^{-11}\,M_{\odot}$。最后，我们讨论了背景的影响，如超大质量黑洞合并，探测前景，建议未来的计划，以分离暗物质信号从其他天体物理来源。
2021-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Constraint on the abundance of primordial black holes in dark matter from Planck data
我们使用2015年公布的普朗克数据，在两种不同的再电离模型（一种是瞬时再电离，另一种是不对称再电离）下约束暗物质中的原生黑洞（PBH）丰度，并将WMAP 3年数据中PBH丰度的上限显著提高了两个数量级左右。此外，这些新的限值意味着在$95\%$置信水平（C.L.）下，PBH二进制合并的事件率（Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$）小于$M_\text{pbh}=30M_\odot$的$0.002$、$M_\text{pbh}=10M_\odot$的$5$和$M_\text{pbh}=2M_\odot$的$2000$，因此，GW150914似乎不太可能是由PBH双星合并产生的。
2016-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
SPARC HSBs, and LSBs, the surface density of dark matter haloes, and MOND
在这篇论文中，我们用爱因斯坦的HSBs和LSBs星系来验证两个问题。第一个问题与\citep{Donato} D 09的一个主张有关，即：DM面密度（DMsd）是一个常数普适量，等于$\log{(\rm Σ/M_\odot pc^{-2})}=2.15 \pm 0.2$，还是依赖于系统的重子面密度？第二个是基于MOND预测，对于HSB，DMsd是恒定的，并且等于$\log{(\rm Σ/M_\odot pc^{-2})}=2.14$，而对于LSB，表面密度不是恒定的，并且取小于HSB和D 09预测\citep{Milgrom2009}的值。我们发现，对于具有$Σ_{\rm eff}>200 L_\odot/pc^2$和$Σ_{\rm eff}>300 L_\odot/pc^2$的HSB，D 09中的HSB显示出恒定的DMsd与幅度，以及MOND预测中的恒定的DMsd与$Σ_{\rm eff}$。然而，DMsd的值更大，$Σ\simeq 2.61$（在具有$Σ_{\rm eff}>300 L_\odot/pc^2$的DMsd-幅度的情况下）和$Σ\simeq 2.54$（在具有$Σ_{\rm eff}>200 L_\odot/pc^2$的表面DMsd-表面亮度的情况下）。这个值稍微依赖于确定星系是否是HSB的阈值。在LSB的情况下，对于$Σ_{\rm eff}<100 L_\odot…
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Turbulence in Primordial Dark Matter Halos and Its Impact on the First Star Formation
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Department of Physics, National Taiwan University（国立台湾大学物理系）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文学系）；Heidelberg Institute for Theoretical Studies（海德堡理论研究所）
利用高分辨率模拟研究原初暗物质晕中超声速湍流的驱动机制及其对气体碎裂和第一代恒星形成的影响。
2026-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The MUSE-Faint survey. II. The dark matter-density profile of the ultra-faint dwarf galaxy Eridanus 2
目标。我们使用恒星的视线速度来约束波江座2，一个超微弱的矮星系（$M_\mathrm{V} = -7.1$，$M_* \approx 9 \times 10^4\,M_\odot$）的暗物质密度分布。此外，我们推导出自相互作用和模糊暗物质的情况下的基本属性的约束。方法.我们提出了新的观测波江座2从MUSE-Faint，超微弱的矮星系的调查与MUSE的甚大望远镜，并确定视线内的恒星的半光半径的速度。结合文献数据，我们有92个恒星示踪剂的两倍半光半径。我们约束模型的冷暗物质，自相互作用的暗物质，模糊暗物质与这些示踪剂，使用CJAM和pyGravSphere的动力学分析。结果我们发现大量的证据表明冷暗物质超过自相互作用的暗物质，而模糊的暗物质超过冷暗物质的证据很弱。我们发现一个维里质量$M_{200} \sim 10^8\,M_\odot$和天体物理因子$J(α_\mathrm{c}^J) \sim 10^{11}\,M_\odot^2\,\mathrm{kpc}^{-5}$和$D(α_\mathrm{c}^D) \sim 10^2$ - $10^{2.5}\,M_\odot\,\mathrm{kpc}^{-2}$。我们不解决核心（$r_\mathrm{c} < 47\,\mathrm{pc}$，68-%水平）或孤子（$r_\mathrm{sol} < 7.2\,\mathrm{pc}$…
2021-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
An upper limit to the central density of dark matter haloes from consistency with the presence of massive central black holes
我们研究了星系中心大质量黑洞的生长速率，这些黑洞是由周围晕圈中的暗物质吸积而来的。通过只考虑由于轨道上的暗物质粒子与中心黑洞的结合而产生的吸积，我们得到了吸积率的一个确定的下限。我们发现，一个失控的吸积制度发生在一个时间尺度上，这取决于三个特征参数的问题：黑洞的初始质量，体积密度和速度分散的暗物质粒子在其附近。吸积率的分析处理产生的结果意味着，对于最大的黑洞质量推断类星体的研究（$>10^{9} M_{\odot}$），失控制度将达到的时间尺度是短于中心暗物质密度超过$250 M_{\odot}$ pc $^{-3}$的问题的晕的寿命。由于达到失控吸积会强烈扭曲宿主暗物质晕，在这个质量范围内的类星体黑洞的推论导致其宿主晕中心暗物质密度的上限为$ρ_{0} < 250 M_{\odot} $ pc $^{-3}$。这个极限与假设的中心黑洞质量成反比。然而，考虑到宇宙学研究所暗示的暗物质分布在银河系中具有普遍性，我们得到了这种结构中暗物质中心密度的严格上限。
2010-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Black Holes as Dark Matter: Recent Developments
虽然暗物质通常被认为是某种形式的基本粒子，但原始黑洞（PBH）也可能提供一些暗物质，然而，各种约束将可能的质量窗口限制在$10^{16}$ - $10^{17}\,$ g，$10^{20}$ - $10^{24}\,$ g和$10$ - $10^{3}\,M_{\odot}$。最后一种可能性是有争议的，但鉴于LIGO/Virgo最近探测到的黑洞合并，它特别感兴趣。PBH可能会产生重要的后果，并解决各种宇宙学难题，即使它们只有暗物质密度的一小部分。特别是，那些大于$10^{3}\,M_{\odot}$的黑洞可以通过种子效应或泊松效应产生宇宙学结构，从而减轻与标准冷暗物质场景相关的一些问题，并且足够大的PBH可能为星系核中的超大质量黑洞提供种子。更奇特的是，普朗克质量的PBH蒸发遗迹或比$10^{12}\,M_{\odot}$大得惊人的黑洞可以提供一个有趣的暗成分。
2020-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Signatures of $10-10^4\,{\rm M}_{\odot}$ Dark Matter halos in LISA via Stochastic Diffraction
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院宇宙理论物理中心）；Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut（化学与生物物理研究所）；Tallinn University of Technology（塔林理工大学）
研究通过随机衍射在LISA中发现\(10 - 10^4 M_{\odot}\)暗物质晕特征，利用随机衍射透镜效应统计特性及正交基描述，LISA敏感于特定质量晕，堆叠强双星可确认，还能对相关模型施加限制。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Properties and observables of massive galaxies in self-interacting dark matter cosmologies
本研究通过流体动力学宇宙学模拟对比了CDM和SIDM模型，发现重子物质的引入显著减小了两者差异，且SIDM中暗物质比例随恒星质量增加下降更快，需分离星系内部暗物质与发光物质以有效约束自相互作用。
2022-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Axion Cosmology with Early Matter Domination
早期宇宙学的默认假设是，后暴胀宇宙在47000年前都是辐射主导的。辐射主导时代的直接证据可以追溯到核合成，核合成开始于第一秒。然而，有理论上的理由倾向于在核合成之前的一段较早的物质支配时期，例如，由于后期衰变的大质量粒子需要解释重子生成。轴子宇宙学在数量上受到早期物质支配的影响，在小尺度上产生不同的轴子质量范围和更大的不均匀性。在这项工作中，我们表明，这种增加的不均匀性可能会导致形成的轴子miniclusters的轴子参数范围是不同于通常假设的。如果再加热温度低于$58$ MeV，即使在膨胀期间存在轴子场并且先前已经均匀化，也可以形成轴子微团簇。典型的初始轴子微团质量的上限从$10^{-10} M_{\odot}$提高到$10^{-7} M_{\odot}$，其中$M_{\odot}$是太阳质量。这些结果可能会对轴子微团的间接探测产生影响，并且可以想象地探测核合成之前宇宙的热历史。
2018-07-26 astro-ph.CO hep-ph
Correlated gravitational wave and microlensing signals of macroscopic dark matter
费米子暗物质粒子可以通过一级相变聚集形成扩展的暗物质结构，在这种相变中粒子被困在假真空中。我们研究了一般四次热有效势诱导的相变中产生的费米球。我们表明，费米球的质量，$3\times 10^{-12}M_\odot \lesssim M_{\rm FB} \lesssim 10^{-5}M_\odot$，相关的观测引力波相变过程中产生的（在SKA/THEIA/ $μ$战神），和引力微透镜所造成的费米球（在斯巴鲁-HSC），可以。
2021-10-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
On $N$-body simulations of globular cluster stream
恒星潮汐流是其轨道中引力势性质的敏感示踪剂，对其密度结构的详细观测可用于对由以下因素引起的势波动进行严格约束，例如，在标准冷暗物质范例（CDM）中，预期的暗物质暗晕的数量。模拟恒星流的演化在活的$N$体晕没有低质量的暗物质subhalos，但是，表明流表现出显着的扰动小尺度上，即使在没有子结构。在这里，我们证明，使用高分辨率$N$ -体模拟结合先进的半解析和简单的分析模型，$10^4$ -$10^5\,\rm{M}_{\odot}$的质量分辨率通常用于执行这样的模拟造成虚假流密度变化与类似的幅度在大尺度上的CDM一样的subhalo人口和一个数量级更大的小，但可观察到的尺度。我们估计，质量分辨率的$\approx100\,\rm{M}_{\odot}$（$\approx1\,\rm{M}_{\odot}$）是必要的虚假的，数值密度变化远低于CDM subhalo期望的大（小）尺度。流是敏感的模拟的粒子质量下降到如此小的质量表明，流是敏感的暗物质集群下降到这些低质量的，如果一个显着的部分暗物质是集群或集中在这种方式，例如，在$10$ -$100\,\rm{M}_{\odot}$的质量的MSO模型。
2021-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cogenesis of LIGO Primordial Black Holes and Dark Matter
在这封信中，我们提出了一个新的方案，同时解释$\mathcal{O}(10)M_\odot$原始黑洞（PBH）和暗物质的最小超对称标准模型。LIGO-Virgo合作探测到的引力波（GW）事件表明存在像$\sim 30M_\odot$一样重的黑洞。在我们的方案中，作为种子的PBH，我们利用的重子数微扰，这是由特殊类型的阿弗莱克-戴恩机制诱导。此外，该方案没有受到严格的约束，从CMB $μ$ -失真，由于丝绸阻尼和脉冲星定时。我们发现，该方案不仅能够一致地解释当前的GWs事件，而且能够通过Affleck-Dine机制形成的非拓扑孤子（称为Q球）解释暗物质丰度。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Warm Dark Matter Constraints Using Milky-Way Satellite Observations and Subhalo Evolution Modeling
暖暗物质（WDM）可以潜在地解释目前挑战冷暗物质（CDM）模型的小尺度观测，因为暖粒子由于自由流效应而抑制结构形成。观测小尺度物质分布为区分CDM和WDM提供了一种有价值的方法。在这项工作中，我们使用了暗能量调查和PanSTARRS 1的观测结果，它们在完整性校正后观测了270颗Milky Way卫星。我们测试WDM模型的卫星在银河系中的数量与来自半分析Subhalo推理建模（SASHIMI）代码，我们开发的基础上扩展的Press-Schechter形式主义和subhalos的潮汐演变处方的预测进行比较。对于$10^{12} M_\odot$的Milky Way晕质量，我们在95%置信水平下稳健地排除了质量小于4.4 keV的WDM。极限是Milky Way晕质量的弱函数（但不确定），并且随着$(0.6$ - $2.0) \times 10^{12} M_\odot$的$m_{\rm WDM}>3.6$-$5.1$ keV而变化。对于形成WDM子类的不育中微子，我们得到了$10^{12} M_{\odot}$ Milky Way晕质量的$m_{ν_s}>11.6$ keV约束。这些基于SASHIMI的结果不依赖于任何星系形成物理学的假设，也不受数值分辨率的限制。因此，该模型提供了一个强大的和快速的方式来约束WDM模型。然而，通过应用卫星形成条件，我们可以排除WDM质量轻于9.0 k…
2023-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Alleviating the need for exponential evolution of JWST galaxies in 10$^{10} M_{\odot}$ haloes at $z > 10$ by a modified $Λ$CDM power spectrum
该研究利用 JWST 数据发现标准 $Λ$CDM 下高红移低质量晕中星系紫外光度异常指数演化，并提出通过修正传递函数在 $k\sim1$ Mpc$^{-1}$ 尺度增强功率来消除该演化需求。
2023-07-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Gamma rays from dark matter spikes in EAGLE simulations
本研究基于EAGLE模拟构建IMBH及其暗物质尖峰模拟星表，预测银河系内IMBH数量与分布，并评估Fermi-LAT、H.E.S.S.和CTAO探测其WIMP自湮灭伽马射线的能力。
2024-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Baryon-induced collapse of dark matter cores into supermassive black holes
研究提出重子气体亚爱丁顿吸积可使稳定费米子暗物质核越过临界质量并坍缩为SMBH，模型可解释高红移及并合星系中的超大质量黑洞快速形成。
2023-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Primordial black hole constraints for extended mass functions
我们重新讨论了宇宙学和天体物理学对原始黑洞（PBH）中暗物质分数的限制。我们考虑了各种质量函数，所有这些都描述了三个参数：一个特征质量和宽度和一个暗物质分数。然后，各种观测结果对作为前两个参数的函数的暗物质分数施加约束。我们展示了这些约束与单色质量函数的约束之间的关系，证明了它们在扩展的情况下通常比单色的约束更加严格。只考虑已建立的边界，忽略那些依赖于额外的天体物理学假设，我们发现有三个质量窗口，在$4\times 10^{-17}M_\odot,$，$2\times 10^{-14}M_\odot$和$25-100M_\odot$，PBH可以构成所有的暗物质。然而，如果包括所有的边界，PBH只能构成暗物质的$10\%$级。
2019-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Novel Constraints on Mixed Dark-Matter Scenarios of Primordial Black Holes and WIMPs
我们推导出的约束条件的混合暗物质的情况下组成的原始黑洞（PBH）和弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）。在这些情况下，我们预计的密度尖峰的WIMPs的引力绑定到PBH，这将导致增强的湮灭率和增加的间接检测前景。我们发现，这种情况下提供了强有力的限制，所允许的部分PBH构成的暗物质，取决于WIMP质量$m_χ$和速度平均湮灭截面$\langle σv \rangle$。对于$m_χ = 100\,{\rm GeV}$和$\langle σv \rangle = 3 \times 10^{-26}\,{\rm cm}^{3} / {\rm s}$的标准场景，我们推导出的边界比质量为$10^{-12}\,M_{\odot} \lesssim M_{\rm BH} \lesssim 10^{4}\,M_{\odot}$的PBH的所有现有边界都要强，其中$M_{\odot}$是太阳质量，并且大多数情况下是几个数量级。
2018-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Black hole formation in the context of dissipative dark matter
质量为$\rm 10^6-10^9~M_{\odot}$的黑洞存在于大多数星系的中心，但它们的形成机制并不为人所知。暗物质中的一种次主导耗散成分，具有与普通重子相似的性质，被称为镜像暗物质，可能在第一个星系形成的时期坍缩形成大质量黑洞。在这项研究中，我们探讨了通过这种替代方案形成大质量黑洞的可能性。我们对四种不同的晕进行了三维宇宙学模拟，并比较了它们在普通扇区和镜像扇区中的热、化学和动力学演化。我们发现，由于缺乏$\rm H_2$冷却，在镜像扇区中，晕的崩溃被显著延迟，并且仅形成质量高于$ \rm \geq 10^7~ M_{\odot}$的晕。总体而言，质量流入率为$\rm \geq 10^{-2}~M_{\odot}/yr$，碎片较少。这表明，包括黑洞在内的大质量物体形成的条件在镜像扇区中更有利。
2018-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Navigating the asteroid field: New evaporation constraints for primordial black holes as dark matter
小行星质量范围内的原始黑洞（PBH）$(10^{-17}$-$10^{-12})~M_{\odot}$几乎完全逃脱了作为暗物质候选者的约束。然而，在早期宇宙中，史瓦西度规不再适用，我们必须仔细考虑具有适当宇宙学嵌入的PBH度规。特别是，Thakurta解决方案可能是最适当的解决方案。值得注意的是，Thakurta度规包含一个依赖于时间的视视界，与宇宙尺度因子成正比。我们表明，这意味着PBH比标准史瓦西情况下更热，因此通过霍金辐射蒸发得更快。根据物质辐射的平等性，质量达到$\sim 10^{-12}~M_{\odot}$的PBH已经完全蒸发，因此不可能是一个可行的暗物质候选者。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Forged in FIRE: cusps, cores, and baryons in low-mass dwarf galaxies
我们提出了超高分辨率的宇宙学流体动力学模拟的$M_*\simeq10^{4-6.3}M_{\odot}$矮星系内形成的$M_{v}=10^{9.5-10}M_{\odot}$暗物质晕。我们的模拟依赖于恒星形成反馈的FIRE实现，并以足够高的力和质量分辨率运行，以直接解决本星系群中经典和超暗矮星在~200 pc尺度上的恒星和暗物质结构。由此产生的星系位于$M_*$与$M_{v}$的关系，需要匹配本星系群恒星质量函数。它们有着爆发式的恒星形成历史，并且形成时的半光半径和金属丰度与在相同恒星质量下观察到的当地矮星大致相符。我们证明，这是可能的，以创建一个大的（~1千秒差距）暗物质核心的宇宙学模拟的$M_*\simeq10^{6.5}M_{\odot}$矮星系，居住在$M_{v}=10^{10}M_{\odot}$晕-正是解决太大而不能失败的问题的兴趣的规模。然而，这些大的核心并不是普遍存在的，并且似乎与矮星的恒星形成历史密切相关：暗物质核心在形成恒星较晚（$z\lesssim2$）的系统中最大，在早期的尖点合并时代结束之后。我们的$M_*\simeq10^4M_{\odot}$矮星保留了一个尖状的暗物质晕密度轮廓，几乎完全符合同一系统中只有暗物质运行的情况。尽管在磁场环境中形成，这个质量非常低的矮星具有与银河系超微弱卫星星系密切匹配的可观测特性，包括均匀的老恒星星族（>10 Gyr）。虽…
2015-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of dark matter-dark radiation interactions on halo abundance -- a Press-Schechter approach
我们研究晕质量函数的Press-Schechter形式主义的相互作用的暗物质模型，物质的功率谱阻尼由于在早期宇宙中的暗声振荡。在采用平滑窗口函数后，我们用“有效结构形成理论”（ETHOS）项目的数值模拟校准了分析模型，并在高质量区$M_{\rm h}\gtrsim3\times10^{10}\;{\rm M}_{\odot}$固定了模型参数。我们还进行了高分辨率的宇宙学模拟与晕质量下降到$M_{\rm h}\sim10^8\;{\rm M}_{\odot}$，以涵盖广泛的质量范围进行比较。虽然该模型是校准ETHOS 1和CDM模拟高晕质量的红移$z=0$，它成功地再现了其他两个ETHOS模型在低质量制度在低和高红移的模拟。作为应用，我们比较了$z=6$观测到的星系和晕的累积数密度，发现动力学退耦温度低于$0.5\ \rm{keV}$的相互作用暗物质模型是不利的。我们还进行了丰度匹配分析，并推导出这些模型在$z=4$的恒星晕质量关系。在晕丰度的抑制导致质量较小的晕主机观察星系的恒星质量范围$M_*\simeq 10^5-10^7\ {\rm M}_{\odot}$。
2019-04-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Microlensing and dynamical constraints on primordial black hole dark matter with an extended mass function
最近$\sim 10 \, M_{\odot}$黑洞双星合并产生的引力波的发现，激发了人们对这一质量范围内的原始黑洞暗物质的兴趣。微透镜和动力学约束排除了所有的暗物质在紧凑的对象与范围内的δ函数质量函数$10^{-7} \lesssim M/ M_{\odot} \lesssim 10^{5}$。然而，有人认为，所有的暗物质都可能是由这个范围内的致密物体组成的，具有扩展的质量函数。我们明确地重新计算微透镜和动力学约束紧凑的对象与扩展的质量函数复制的PBH的质量函数产生的通货膨胀模型。我们发现，微透镜和动力学约束的质量函数的宽度上的冲突的限制，并没有找到一个质量函数，满足这两个约束。
2016-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Power spectrum of density fluctuations, halo abundances and clustering with primordial black holes
我们研究了暗物质（DM）被封装在原始黑洞（PBH）的密度波动$P(k)$的功率谱的影响，我们也看看它对晕的丰度和他们的集群的影响。我们允许泊松波动的增长，因为物质和辐射平等和研究单色和扩展PBH质量分布。我们提出了更新的单色黑洞的质量约束，要求$<10\%$的$Λ$冷暗物质功率谱的$k=1$ hMpc $^{-1}$的规模偏差。我们的结果表明，质量为$>10^4$ h $^{-1}M_\odot$的PBH被排除在宇宙中所有DM的符合之外。我们还将此条件应用于扩展的Press-Schechter（PS）质量函数，并发现即使在应用进化之前，泊松幂也与尺度相关。我们发现特征质量$M^*\leq10^2 $ h $^{-1}M_\odot$是允许的，{当与先前的约束结合时，仅留下PS质量函数的两个特征PBH质量窗口，在$M^*\sim10^2$ h $^{-1}M_\odot$和$\sim10^{-8}$ h $^{-1}M_\odot$，其中所有DM可以在PBH中。在这些窗口内产生的DM晕质量函数与由基本粒子组成的冷暗物质产生的质量函数相似。然而，一旦参数产生不切实际的$P(k)$，所产生的晕质量函数及其偏差作为晕质量的函数，强烈偏离在真实宇宙中测量的行为。
2021-04-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Impact of Baryonic Physics on the Structure of Dark Matter Halos: the View from the FIRE Cosmological Simulations
我们在FIRE（Feedback In Realistic Environments）项目的宇宙学模拟中研究了$M_{\rm h}\sim10^{9-12}\,M_{\odot}$晕中$M_{\ast}\sim10^{4-11}\,M_{\odot}$星系的冷暗物质（CDM）的分布。FIRE在多相ISM中加入了明确的恒星反馈，并从恒星星族模型中获得能量。我们发现，恒星反馈，没有“微调”的参数，大大简化了小规模的问题，在CDM。反馈导致恒星形成和外流的爆发，改变DM分布。因此，DM晕轮廓（$α$）的内斜率显示出强烈的质量依赖性：轮廓在$M_{\rm h}\sim10^{10}-10^{11}\,M_{\odot}$处较浅，在较高/较低质量处较陡。由此产生的岩心尺寸和斜率与观测结果一致。这与以前的工作使用简单的反馈方案，但我们发现陡峭的质量依赖的$α$，和相对较晚的核心增长。由于恒星形成效率$M_{\ast}/M_{\rm h}$与晕圈质量有很强的相关性，当有足够的反馈能量扰动DM时，$α$会在$M_{\rm h}\sim 10^{10}\,M_{\odot}$（$M_{\ast}\sim10^{6}-10^{7}\,M_{\odot}$）附近发生快速变化。由于DM质量的不断积累，在晕圈快速增长期间不会建立大的核心。相反，核心需要几个恒星形成爆发后，快速积累已经完成。恒星反馈会显著降低…
2015-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Black Hole Dark Matter and the LIGO/Virgo observations
到目前为止，LIGO/Virgo合作已经通过引力辐射的发射探测到了十个黑洞双星的合并。这些黑洞在宇宙QCD时期形成并构成所有宇宙暗物质的假设，已经被许多作者拒绝，理由是，在其他约束条件中，原始黑洞（PBH）暗物质将导致比观测到的大几个数量级的合并率。我们重新审视目前的PBH合并率的计算方法。太阳质量的PBH在相当高的红移处形成星团，在较低的红移处蒸发。我们详细考虑了由于三体之间的相互作用的两个PBH的二进制成员和第三个旁路PBH，在这样的集群的二进制属性的演变，为第一次，通过充分的数值积分。蒙特卡洛分析表明，由于这种相互作用，以前预测的合并率降低了几个数量级。在QCD时期形成的PBH暗物质的自然预测产生了一个明显的峰值周围的$1M_{\odot}$与小质量分数的PBH的肩膀上的$30M_{\odot}$，由QCD时期的状态方程确定。我们利用这一事实，使一个尝试性的预测合并率的$\sim 30M_{\odot}$ PBH的二进制文件，并发现它非常接近LIGO/Virgo确定。此外，我们表明，目前的LIGO/室女座的$\sim M_{\odot}$双星的存在限制不排除QCD PBH，使所有的宇宙暗物质。也没有约束QCD PBH从随机引力背景，预重组吸积，或矮星系构成的问题。QCD PBH的微透镜约束应该重新研究。然而，我们警告说，在这个数字上具有挑战性的问题，一些可能相关的影响无法处理…
2020-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Hollow cores in Warm Dark Matter halos from the Vlasov-Poisson equation
我们报告的扩展的高分辨率数值积分的Vlasov-Poisson方程的球对称WDM晕崩溃的结果。对于热文物与质量$m=1\,$千电子伏/ $c^2$，我们发现崩溃的晕与核心的大小从$0.1$到$0.6\,$千秒差距。典型的核心是中空的，质量密度从核心半径$r_{\rm c}$附近的最大值向核心中心减小几乎三个数量级。核心与光晕的扩散部分处于平衡状态，但远未男性化。这些性质是植根于平方角动量的守恒和在原来的过剩，适当的WDM初始条件，在核心区域的动能。在一百多个模拟坍缩的样本中，$r_{\rm c}$和核心密度$ρ_{\rm c}$的值都在矮球状体的典型范围内，而最大圆速度$V_{\rm max}$则是小盘星系所特有的。乘积$μ_{\rm c}=ρ_{\rm c}r_{\rm c}$取$116\,M_\odot/$ pc $^2$和$283\,M_\odot/$ pc $^2$之间的值，而由Burkert拟合确定的表面密度$μ_0$大约大三倍。从这些数据和在较小的$m$值下获得的数据，我们外推一个特定的晕$μ_{\rm c}=263(308)\,M_\odot/$ pc $^2$和$μ_0=754(855)\,M_\odot/$ pc $^2$在$m=2(3.3)\,$ keV/ $c^2$下，与观察值$140^{+83}_{-52} M_\odot$ /pc $^2$进行比较。鉴于现…
2014-09-22 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
GRB lensing parallax: Closing primordial black hole dark matter mass window
如果原始黑洞（PBH）的质量介于$10^{-16}M_{\odot} \lesssim M \lesssim 10^{-11} M_{\odot}$和暗物质（DM）之间，那么它的丰度目前是允许的。这个最轻的质量范围很难通过正在进行的引力透镜观测来探测。在本文中，我们主张一个旧的想法，透镜视差的伽马射线暴（伽玛暴），同时观察到的空间分离的探测器，可以探测到不受约束的质量范围，和附近的恒星可以探测到一个更大的质量范围。除了伽玛暴的各种优良性质外，我们周围的天体物理距离- $r_\oplus \text{--}$ AU -刚好大到足以用最轻的PBH DM来分辨伽玛暴透镜。
2020-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cold Dark Matter Substructures in Early-Type Galaxy Halos
我们目前的初步结果，从“波诺”放大数值模拟的暗物质子结构在大规模的椭圆。两个非常高分辨率的暗物质晕与$M_{\rm vir}=1.2\times 10^{13}$ $M_{\odot}$和$M_{\rm vir}=6.5\times 10^{12}$ $M_{\odot}$和不同的（“暴力”与“静止”）组装历史已被模拟到$z=0$在$Λ$ CDM宇宙学中，共有921，651，914和408，377，544粒子，分别。在维里半径范围内，自结合$M_{\rm sub}>10^6$ $M_{\odot}$子晕的总质量分数在当前时期为15%的暴力主机和16.5%的安静的。在$z=0.7$，这些分数分别增加到19%和33%，因为最近吸积的卫星不太容易被潮汐破坏。在投影中，在距离两个晕中心$R/R_{\rm vir}=0.02$（$\sim 5-10$ kpc）的子结构表面质量密度的平均分数范围从0.6%到$\gtrsim 2$ %，显着高于银河系大小的晕模拟中测得的。具有$M_{\rm sub} < 10^9$ $M_{\odot}$的次晕对预计质量分数的贡献在总量的五分之一和三分之一之间，在静止宿主中发现的份额最小。我们评估重子效应的影响，通过双，低分辨率的流体动力学模拟，包括金属依赖的气体冷却，恒星形成，和延迟辐射冷却计划超新星反馈。重子收缩产生了超等温的总密度分布，并增加了主宿主内部区…
2016-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Limits on the Mass and Abundance of Primordial Black Holes from Quasar Gravitational Microlensing
暗物质可以由$10M_\odot \lesssim M \lesssim 200M_\odot$范围内的中等质量原始黑洞组成的想法最近被重新考虑，特别是在LIGO实验探测到引力波的情况下。即使黑洞中存在一小部分暗物质，也会导致明显的类星体引力微透镜效应。类星体微透镜效应对透镜星系中任何类型的致密天体都很敏感，对它们的丰度和质量都很敏感。我们分析了来自24个引力透镜类星体的光学和X射线微透镜数据，以估计质量范围很广的致密天体的丰度。我们的结论是，在黑洞或任何类型的紧凑对象的质量分数是可以忽略不计的$0.05 M_\odot \lesssim M \lesssim 0.45 M_\odot$质量范围之外，它相当于总物质的$20 \pm5$ %，与预期的质量和恒星成分的丰度。因此，存在大量中等质量的原始黑洞似乎与当前的微透镜观测不一致。因此，原始大质量黑洞是LIGO探测到的引力辐射的一个非常不可能的来源。
2017-02-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Clues to the nature of dark matter from first galaxies
我们使用38个高分辨率的模拟星系形成的红移10和5之间的研究的影响，3千电子伏的温暖暗物质（WDM）的候选人的高红移宇宙。我们把注意力集中在恒星质量函数和全球恒星形成率，并考虑再电离的后果，即中性氢分数的演变和电子散射光学深度。我们发现，三种不同的影响有助于区分温暖和寒冷的暗物质（CDM）的预测：WDM抑制质量小于几个$10^9$ M $_{\odot}$的晕的数量;在一个固定的晕质量，WDM产生的恒星比CDM少;最后在晕质量低于$10^9$ M $_{\odot}$，WDM有一个更大的比例比CDM后再电离的暗晕。这三种效应结合起来，产生一个较低的恒星质量函数WDM的星系与恒星质量的$\sim 10^7$ M $_{\odot}$和以下。对于$z > 7$，全球恒星形成密度在WDM场景中低了2倍，对于固定的逃逸分数，中性氢的分数在$z \sim 6$高出0.3。后者的数量可以部分地与CDM和观察，只有通过增加逃逸分数从23%到34%.Overall，我们的研究表明，在高红移星系形成模拟是一个关键的工具来区分暗物质候选人重子物理模型。
2019-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Solitary dwarf galaxy groups as tracers of dark matter halos in the local Universe
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology（射电天文学与技术国家重点实验室）；School of Astronomy, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学院）
利用光学巡天数据，搜索仅由矮星系组成的群，发现14个孤立矮星系群，其恒星质量远低于标准关系预测，表明这些群是仅包含少量新形成矮星系的原始暗物质晕。
2026-09-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
JWST lensed quasar dark matter survey IV: Stringent warm dark matter constraints from the joint reconstruction of extended lensed arcs and quasar flux ratios
University of Chicago（芝加哥大学）；University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Stony Brook University（石溪大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；The University of Tokyo（东京大学）
本文通过JWST MIRI观测数据，利用强引力透镜四象限成像的观测结果，对暗物质的自由流长度和子晕数量进行了测量，并通过联合重建扩展的强引力透镜弧和类星体流量比，获得了更精确的暗物质约束。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astrometric Weak Lensing with Gaia DR3 and Future Catalogs: Searches for Dark Matter Substructure
本研究利用Gaia DR3数据通过匹配滤波分析搜寻银河系暗物质子晕的天体测量弱引力透镜信号，排除了特定质量尺度的高占比子结构，预测了Gaia DR4的探测能力并提出堆叠星-星透镜的新技术。
2024-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
