Virialisation-induced curvature as a physical explanation for dark energy
暗能量和冷暗物质主导的宇宙学模型(LambdaCDM)的几何结构通常被假设为由Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker(FLRW)度规给出,即它假设在共运动的空间部分中是均匀的。均匀性假设在(i)小距离尺度和(ii)最近的时期最强烈地失败,这意味着FLRW近似在这些尺度上最有可能失败。我们使用维里化分数来量化(i)和(ii),它们在观测的过去光锥上彼此近似一致。随着时间的增加,在大约相同的红移(sim 1-3)下,维里化分数增加到10%以上,在该红移下,Omega_Lambda增长到10%以上(大约1.8)。因此,代替非零的Omega_Lambda,我们提出了一个近似的,广义相对论修正的物质主导(Omega_m =1,Omega_Lambda=0),均匀度规(爱因斯坦德西特,EdS)。由此推断出一个低红移的有效物质密度参数Omega_m^eff(0)= 0.26 pm 0.05。在红移0 < z < 3的范围内,维里化校正的EdS模型的距离模量近似匹配LambdaCDM距离模量。这种粗略的近似假设是“旧物理学”(广义相对论),而不是“新物理学”。因此,在更详细的计算之前,我们通过一种新的方法来量化维里化和平均曲率演化之间的关系,加强了“暗能量“应该被认为是在空主导的宇宙中出现的平均曲率的人工制品的主张。
2013-09-19 astro-ph.CO gr-qc
Halo collapse: virialization by shear and rotation in dynamical dark-energy models. Effects on weak-lensing peaks
在扩展的球坍缩模型(SCM)中,研究了$Λ$ CDM模型和七个动力学暗能量模型的位力超密度$Δ_{\rm vir}$的演化。在这里,维里化过程自然地通过引入剪切和旋转而不是使用维里定理来实现。我们概括了文献中提出的两种方法,并表明,无论暗能量模型,新的维里化项可以校准的特殊速度的外壳测量从爱因斯坦-德西特模拟。这两种维里化方法定性地再现了普通SCM的特征,即,一个常数$Δ_{\rm vir}$的EdS模型和时间变化的暗能量模型,但没有任何质量依赖。根据维里化的实际描述和暗能量模型,$Δ_{\rm vir}$的值在10%到40%之间变化。我们使用新的配方来预测表面质量密度分布的暗物质晕和收敛密度峰值的LSST和欧几里得弱透镜调查的数量。
2019-10-08 astro-ph.CO
Warm Little Inflaton becomes Dark Energy
我们提出了一个模型,暴胀子场的行为就像在后期的精髓,产生目前阶段的加速膨胀。这是实现的框架内的温暖的通货膨胀,特别是温暖的小Inflaton的情况下,基本的对称性保证了一个成功的通货膨胀期间,在温暖的制度持续的耗散效应,而没有显着的反作用的标量势。这就产生了一个平滑的过渡到辐射主导的时期,在这一点上,耗散效应自然关闭,因为温度下降到直接耦合到暴胀子的费米子质量以下。暴胀后的动力学类似于一个解冻的精髓情景,在暴胀结束时没有激活阶段。这种情况下的观测签名包括修改后的张量-标量比和张量谱指数之间的一致性关系的典型的暖膨胀模型,变化的暗能量状态方程在低红移融化的精髓的情况下的特点,和相关的暗能量等曲率扰动。
2019-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
JWST high-z galaxy constraints on warm and cold dark matter models
本研究通过对比JWST高红移星系观测与流体动力学模拟,发现现有数据与冷暗物质及mWDM > 2 keV的温暗物质模型均不矛盾,并指出星系光度函数、小尺度相关函数等是区分暗物质模型的有力工具。
2023-02-21 astro-ph.CO hep-th
Virialization of high redshift dark matter haloes
我们提出了一个研究结果的维里态的高红移暗物质晕的N体模拟。我们发现,大多数的崩溃,束缚晕在我们的研究($z=15-6$)中的任何红移切片没有维里化,并有多余的动能。在这样的红移下,合并仍然很猖獗,而且这些晕不能严格地被当作孤立系。为了评估这种多余的动能是否来自环境,我们在维里方程中明确地包括了表面压力项,并放松了晕边界处密度为零的假设。在包含表面项后,我们发现晕更接近于维里化,然而,它们仍然有一些多余的动能。我们报告的维里比的趋势,包括额外的表面项与三个关键的晕属性:自旋,环境和浓度。我们发现,更接近邻居的晕离开更多的维里化,以及更大的自旋参数的晕。我们的结论是,除了在最低的质量($M < 10^6 \Msun$),暗物质晕在高红移不完全维里化。这一发现对于在这些高红移下的星系形成具有有趣的意义,因为多余的动能将影响随后的重子坍缩以及第一个盘和/或重子结构的形成。
2011-06-03 astro-ph.CO
New observational constraints on interacting dark energy using galaxy clusters virial equilibrium states
由于暗区在暗能量和暗物质之间的组成和相互作用方面仍然未知,因此对星系团平衡的观测比比皆是,为这些问题打开了一扇充满希望的窗户。我们在这里继续探索暗扇区相互作用检测通过团簇维里平衡态的所有集群配置。用Layzer-Irvine方程,一个相互作用的暗扇区的简单模型和一些简化的假设来计算团簇的动力学,得到了维里动力学的含时部分.星团的数据集中在光学弱透镜和X射线观测中,分别评估了星团的质量分布和温度。现有X射线数据的全球不一致性使我们构成了“黄金”集群样本。通过贝叶斯分析,对它们进行处理以获得在$-0.027 \pm 0.009$处的11个簇的复合相互作用强度中检测到高达3个$σ$的一致相互作用,所述复合相互作用强度转化为复合通用平衡维里比$-0.61^{+0.04}_{-0.03}$。探测水平和X射线数据的不一致性需要谨慎,尽管未来的仪器有望很快实现更清晰的探测。
2018-11-26 astro-ph.CO
Warm Little Inflaton becomes Cold Dark Matter
我们提出了一个模型,在那里的暴胀子可以自然地占所有的暗物质在宇宙中的暖膨胀范式。特别是,我们表明,温暖的小Inflaton场景的对称性(i)避免大的热和辐射校正的标量势,(ii)允许足够强的耗散效应,以维持在膨胀过程中的辐射浴,成为占主导地位的慢滚制度结束时,和(iii)使一个稳定的暴胀子残余在后暴胀时代。后者表现为暗辐射,直到参数化之前的物质辐射平等,导致一个不可忽略的贡献的有效数量的相对论性自由度在核合成,成为宇宙中占主导地位的冷暗物质组成部分的暴胀子质量在$10^{-4}-10^{-1}$ eV范围。冷暗物质等曲率扰动,反相关的主要绝热组件,提供了一个吸烟枪,这种情况下,可以在不久的将来进行测试。
2019-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Indistinguishability of Warm Dark Matter, Modified Gravity, and Coupled Cold Dark Matter
研究表明暖暗物质、修正引力和耦合冷暗物质在宇宙学观测中不可区分,需借助额外探针打破简并。
2013-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar field theory for warm dark matter
暖暗物质(WDM)可以用简化的相对论气体(RRG)模型来描述。在这项工作中,它是解析地构造的标量场的作用最小和非最小耦合到重力,这是等价于RRG的意义上,他们产生相同的宇宙学解决方案的共形因子的度规。特别地,我们构造了对应于具有共形对称性的无自旋粒子的超相对论性理想气体模型的标量理论。最后,补充我们的标量场模型与动态暗能量的运行宇宙学常数(RCC)的形式的可能性也被认为是。
2020-11-20 astro-ph.CO gr-qc
Degeneracy between warm and coupled cold dark matter: A clarifying note
Wei等人[PRD 88,043510(2013)]提出了在背景膨胀和密度扰动水平增长时,暖暗物质(WDM)、修正引力和耦合冷暗物质(CDM)宇宙学之间存在宇宙学简并性,即,相应的宇宙学数据将无法区分这种情况。在这里,我们将集中在一个温暖的暗物质加上宇宙学常数($Λ$)和耦合标量场-CDM方案之间的特定的不相容性。尽管Wei等人的陈述对于非常特定的条件是正确的,但我们对这个问题进行了更完整的讨论,并更详细地表明这些模型确实是可区分的。我们发现,简并打破耦合模型留下一个特定的签名在红移空间失真的数据,这是不存在的非耦合温暖的暗物质宇宙学。此外,我们补充我们的要求,提供的原因表明,即使在非线性水平上的这种明显的等效性也预计打破。
2016-03-12 astro-ph.CO gr-qc
Stability analysis of warm quintessential dark energy model
本文通过动力学系统分析,验证了采用广义指数势的耗散精质暴胀模型在晚期能实现稳定解,从而支持其作为可行的精质暗能量模型。
2023-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecasts for warm dark matter from weakly lensed Type Ia supernovae
我们研究了在所有的暗物质都是暖的情况下,从宽视场红外巡天望远镜(WFIRST)观测的预期数据中对热暖暗物质(WDM)粒子的质量进行约束的可能性。为此,我们考虑基于暖暗物质的大尺度结构对超新星Ia视星等的透镜效应。我们使用HALOFIT作为非线性物质的功率谱和PDF的方差。我们进行了Fisher矩阵分析,得到了$m_{\rm WDM}>0.167$ keV的下界。
2019-05-18 astro-ph.CO
Understanding the Formation of Galaxies with Warm Dark Matter
本文通过绝热近似和弛豫方法,逐步构建暖暗物质星系形成理论,并用旋涡星系旋转曲线验证,从而约束暗物质粒子性质。
2023-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational Wave Signatures from Warm Dark Energy
受最近一些沼泽地模型的启发,我们研究了一个暗能量模型,在这个模型中,由于与U(1)或SU(2)规范场的相互作用,一个精粹轴子在一个陡峭的势场中缓慢地滚动。由这种相互作用产生的规范场可以产生频率在$f \sim \left(10^{-16} - 10^{-14}\right)\; {\rm Hz}$范围内的随机引力波背景。在这个范围内的引力波原则上可以用CMB光谱畸变来探测。我们表明,在这个模型中产生的信号的幅度是以上的水平,只有在非常有利的参数选择的检测。
2020-11-12 astro-ph.CO gr-qc
Triaxial collapse and virialisation of dark-matter haloes
我们重新考虑椭球坍缩模型,并以两种方式扩展它:我们修改了外部引力剪切场的处理,引入了线性和非线性演化之间的混合模型,我们引入了一个维里化标准,来自张量维里定理,以取代特设标准迄今为止。我们计算的崩溃参数三角洲_c和三角洲_v,并发现它们增加与椭圆率e和减少与prolaticity p。我们边缘化他们在适当的分布e和p和显示边缘化的结果作为晕质量和维里化红移的函数。虽然外部剪切的混合模型给出的结果非常类似于从非线性模型中获得的结果,但椭球体坍塌通常会使坍塌参数改变(20…50)%,在某种程度上增加减少晕质量和减少维里化红移。我们定性地证实了δ_c的拟合公式对质量和维里化红移的依赖性,但发现特别是在低质量和高红移时有明显的定量差异。导出的质量函数与最近文献中提出的质量函数吻合得很好。
2010-09-01 astro-ph.CO
Interacting warm dark matter
我们探讨了一个由暗物质流体与暗能量流体相互作用组成的宇宙学模型。相互作用项具有非线性的lambda*(rho_m)^alpha *(rho_e)^beta形式,其中rho_m和rho_e分别是暗物质和暗能量的能量密度。参数α和β原则上不受任何特定值的约束,并且是根据观察结果估计的。我们进行分析研究的演化方程,找到不动点和它们的稳定性,以表征合适的物理区域的相空间中的暗物质和暗能量密度。利用Ia型超新星的宇宙学观测和哈勃膨胀率H(z)数据,分别估算了暗物质和暗能量的EoS常数(λ,α,β)以及wm和we。我们发现,模型的自由参数的最佳估计值对应于一个温暖的暗物质与幻影暗能量组件相互作用,以及良好的拟合数据。然而,使用贝叶斯信息准则(BIC),我们发现,这个模型是克服了一个温暖的暗物质-幻影暗能量模型没有相互作用,以及LCDM模型。我们还发现(lambda,alpha,beta)参数的最佳估计值存在很大的分散性,因此即使我们无法对其值设置强约束,考虑到模型数据的拟合优度,我们发现它们的各种值与所使用的观测数据非常兼容。
2013-06-14 astro-ph.CO gr-qc
Cutoff in the Lyman-$α$ forest power spectrum: warm IGM or warm dark matter?
我们重新分析了(Viel et al 2013)中考虑的高红移和高分辨率$α$森林光谱,试图限制暖暗物质粒子的性质。与以前的工作相比,我们考虑了更广泛的星系际介质的热历史。我们发现,无论是温暖的和冷的暗物质模型可以解释截断观察到的通量功率谱的高分辨率观测同样好。然而,这意味着非常不同的热历史和基本的再电离模型。我们讨论如何消除这种简并性。
2017-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Non-thermal warm dark matter limits from small-scale structure
本文将重媒介衰变产生的非热惰性暗物质映射为有效热遗迹温暗物质,结合矮星系丰度与强透镜流量比统计,在95%置信度下给出107 keV的质量下限。
2023-05-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Role of dynamical early dark energy in Hubble tension through warm inflation
University of Hyderabad(海德拉巴大学)
本文研究了最小温暖膨胀(MWI)热浴中的耗散在宇宙微波背景(CMB)中的作用,以评估其模仿动力学暗能量的能力。通过贝叶斯参数估计,发现MWI的耗散强度增加会改变温度各向异性并改变CMB TT角功率谱的相位和峰值结构,从而缓解Hubble张力。
2026-03-28 astro-ph.CO gr-qc
Effects of Baryon Dissipation on the Dark Matter Virial Scaling Relation
利用自洽宇宙学模拟方法研究了重子耗散对星系团和星系团中总质量与速度色散之间的暗物质维里标度关系以及星系团和星系团的速度偏差的影响。我们发现重子耗散使暗物质在维里半径内的速度色散增加了5% -10%。这种效应主要是由星系团内部区域的密度和引力势的变化驱动的,在气体冷却和恒星形成效率更高的低质量系统中,这种效应更大。我们还表明,星系的速度偏差取决于如何选择星系。根据恒星质量选择的星系没有速度偏差,而根据总质量选择的星系显示出~ 10%的正偏差,这与以前基于无碰撞暗物质模拟的结果一致。我们进一步发现,观测估计的星系速度色散是无偏的暗物质的速度色散,提供星系选择使用他们的恒星质量和他们的速度色散计算与20多个最大质量的星系。另一方面,用较少的星系来估计速度色散,可能会导致对动力学质量的显著低估。本文的结果应该是有用的解释高红移群体和集群以及来自即将到来的光学集群调查的宇宙学约束。
2009-11-16 astro-ph.CO
Evolution of spherical overdensities in holographic dark energy models
本文研究了平坦FRW暗能量宇宙中的球形坍缩模型。我们考虑全息暗能量(HDE)模型作为一个动态的暗能量场景与一个缓慢的时变状态方程(EoS)参数$w_{\rm de}$,以评估的暗能量组件在宇宙中的结构形成的影响.我们首先计算了HDE模型的幻影和精华行为的线性区域中密度扰动的演化,并将结果与标准Einstein-de Sitter(EdS)和$Λ$ CDM模型进行了比较。然后,我们计算了球形塌陷模型中两个特征参数的演化,即,线性密度阈值$δ_{\rm c}$和维里过密度参数$Δ_{\rm vir}$。我们发现,在HDE宇宙学的增长因子$g(a)$和线性超密度参数$δ_{\rm c}$落后于$Λ$ CDM宇宙的值,而维里超密度$Δ_{\rm vir}$是更大的HDE模型比$Λ$ CDM模型。我们还表明,在维里化和转向时间的球形扰动的半径之间的比率是小于在$Λ$ CDM宇宙中预测的HDE宇宙。因此,在HDE模型中,结构的生长比在$Λ$ CDM宇宙学中更早开始,在这种情况下,可以形成更集中的物体。结果表明,非零表面压力导致较小的维里半径和较大的维里超密度$Δ_{\rm vir}$。我们比较了HDE宇宙学中的晕的预测数,发现在一般情况下,这个值小于$Λ$ CDM模型在更高的红移,我们比较了不同的质量函数处方。最后,我们比较了HDE模型的结果与观测。
2015-01-26 astro-ph.CO gr-qc
A search for non-virialized axionic dark matter
银河系晕中的冷暗物质可能具有由低速弥散流定义的结构。轴子暗物质实验高分辨率通道对这种低速弥散流中的轴子特别敏感。从一个组合的功率谱分析的高分辨率通道轴子搜索的结果,提出了与讨论的假设,这样的分析。对于速度色散Δβ <3 × 10 ^-6的模型,在质量范围m_a = 3.3μeV ~ 3.69μeV的情况下,我们排除了ρ > 0.2 GeV/cm^3的KSVZ轴子暗物质密度和ρ > 1.4 GeV/cm^3的DFSZ密度。
2011-11-17 astro-ph.CO
Dark Matter Halo Merger Histories Beyond Cold Dark Matter: I - Methods and Application to Warm Dark Matter
我们描述了一种方法来准确地计算晕质量函数,祖质量函数,合并率和合并树在非冷暗物质宇宙中使用的广义扩展Press-Schechter形式主义的自洽处理。我们的方法允许快速探索的subhalo人口的星系晕在暗物质模型与各种不同的粒子属性或宇宙滚动,截断,或更复杂的功率谱。我们做了详细的比较,解析推导的质量函数和合并的历史与最近的温暖暗物质宇宙学N体模拟,并找到很好的协议。我们表明,一旦吸积的平滑分布的物质占,粗粒度的统计数据,如质量吸积历史的晕可以几乎无法区分冷,暖暗物质的情况下。然而,晕质量函数和祖质量函数显着不同,与温暖的暗物质的情况下,被强烈抑制以下的自由流动尺度的暗物质。我们证明了使用正确的解决方案的漂移集障碍首次穿越分布在温暖的暗物质的重要性-如果一个平坦的障碍的解决方案,而不是使用的截断晕质量函数慢得多,导致高估的低质量晕的数量。
2012-10-07 astro-ph.CO
Cores and Cusps in Warm Dark Matter Halos
在低表面亮度星系中,大的核心半径的明显存在被认为是支持温暖的暗物质的证据。在这里,我们表明,WDM光环没有核心是光环大小的大部分:通常,r_core/r_200 < 0.001。这表明在这些星系中观察到的大核心的天体物理起源,正如其他作者所争论的那样。
2010-10-14 astro-ph.CO
On Physical Scales of Dark Matter Halos
通常的做法是将暗物质晕的形式尺寸和质量尺度描述为相对于不断变化的密度阈值的球形超密度。在这里,我们批判性地研究了几个这样的常用定义的演化效果,并将它们与固定物理尺度内的晕演化以及暗物质晕的其他固有物理性质的演化进行比较。结果表明,在一般情况下,传统的方式来表征的大小和质量的晕显着高估的进化程度,在过去的10 Gyr,特别是低质量的晕。这种伪进化导致了增长的幻觉,即使在固定的物理尺度内没有重大变化。这种正式的大小定义也作为代理的virialized区域的晕在文献中。一般来说,这些球形的超密度尺度与维里化区域并不一致。一个物理上更精确的命名是简单地用它们的定义来描述它们,而不是把这种形式上的大小和质量定义称为“维里”。在一般情况下,我们发现的暗物质晕在宇宙结构形成模拟和伪进化的正式维里量的基础物理结构的演变之间的差异。我们的问题的重要性,目前普遍使用的描述,模型和关系,涉及暗物质结构的性质的正式维里量的作用。基于伪演化形式维里量的概念和关系不能正确反映暗物质晕的实际演化,并导致我们宇宙物理演化的不准确图像。
2014-08-19 astro-ph.CO
Interacting photon-baryon fluid, warm dark matter and the first acoustic peak
约化相对论气体模型是由A. 1965年,萨哈罗夫因推导出宇宙微波背景(CMB)谱而获奖。它最近被我们中的一些人重新发明,以实现宇宙演化中辐射和尘埃时代之间的插值。这个模型避开了玻尔兹曼-爱因斯坦方程组的复杂结构,并允许对热暗物质效应进行透明的描述。它在这里扩展到包括,在唯象的基础上,辐射和重子之间的平衡相互作用,这是应该占在一个简化的方式预复合物理学的相关方面。此外,我们使用紧耦合近似探讨这种相互作用和RRG温暖度参数对CMB的各向异性谱的影响。如果相互作用参数和暗物质热度参数都是$10^{-4}$或更小的量级,则该模型的预测与ΛCDM模型的预测非常相似。至于温暖度参数而言,这是在很好的协议与以前的估计的基础上,从结构形成的结果。
2013-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Matter Freeze-In during Warm Inflation and the Seesaw Mechanism
本文提出在暖暴涨情景下,通过紫外冻结产生暗物质,并应用于$U(1)_{B-L}$规范扩展标准模型框架,结合跷跷板机制解释中微子质量。
2024-12-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Warmth Elevating the Depths: Shallower Voids with Warm Dark Matter
暖暗物质(WDM)被提议作为冷暗物质(CDM)的替代品,以解决银河系周围明显缺乏卫星等问题。即使WDM不是观测问题的答案,但限制暗物质的性质是必不可少的。WDM对晕的影响已经得到了广泛的研究,但WDM中的小尺度初始平滑也影响了当今的宇宙网和空洞。它抑制了空洞内部的宇宙“子网络”,以及空洞晕和子空洞的形成。在$N$体模拟运行不同的假设WDM群众,我们确定与ZOBOV算法和宇宙网络组件与ORIGAMI算法的空隙。随着暗物质温度的增加(即,颗粒质量减少),空隙密度最小值变浅,而空隙边缘变化不大。此外,子空隙的数量减少。空洞中的密度场对重子物理特别不敏感,因此如果空洞密度分布和最小值可以通过观测测量,它们将为暗物质的性质提供有价值的探测。此外,细丝和壁变得更干净,因为其间的子结构已经被平滑;这导致密度PDF中的清晰的中间范围峰值。
2015-05-19 astro-ph.CO
Virialized Profiles and Oscillations of Self-interacting Fuzzy Dark Matter Solitons
本研究探讨自相互作用对无晕背景下模糊暗物质孤子核心轮廓及振荡的影响,发现标度化相互作用强度下的普适特征,并通过模拟验证,提出同时提取静态与动态特征以唯一约束玻色子质量与自相互作用。
2025-02-25 astro-ph.CO
Modulation Sensitive Search for Non-Virialized Dark-Matter Axions
非维里化的暗物质轴子可能以低速弥散流的形式存在于银河系晕中。“轴子暗物质实验”利用一个沉浸在强静态磁场中的谐振腔,对这些轴子转化为微波光子进行了研究。在这些测量中的光子能量的扩展是在1 Hz及以下的光谱分辨率下测量的。如果能量变化如此之小,则由于地球的轨道和旋转运动而引起的任何真实轴子信号的频率调制将变得不可忽略。保守估计预期的信号调制,并用作搜索程序的指导。本次搜索所涵盖的光子频率为812 $-$ 852和858 $-$ 892 MHz,对应的轴子质量为3.36 $-$ 3.52和3.55 $-$ 3.69 μeV。没有发现轴子信号,并限制了这些群众的非维里化的轴子的最大局部密度。
2018-04-23 astro-ph.CO
The density of virialized clusters as a probe of dark energy
本研究利用球对称坍缩模型证明位力化星系团密度可探测暗能量和引力性质,发现Λ符号转换模型下高红移星系团密度比ΛCDM高最多80%,或能解释JWST观测到的早型星系形成现象。
2023-08-22 astro-ph.CO
Common Origin of Warm Dark Matter and Dark Radiation
我们考虑一个宇宙学的情况下,一个相对论性粒子和一个稳定的大质量粒子同时产生的衰变后,大爆炸核合成的粒子,但之前的物质辐射平等。相对论性粒子和大质量粒子分别表现为暗辐射和暖暗物质。由于共同的起源,温暖度和丰度密切相关。我们将导致这种情况的模型称为温暖和相对论衰变产物的共同起源(COWaRD)。我们表明,COWaRD预测的暗辐射量和抑制的大尺度结构,这可以在未来的精密宇宙学观测进行测试之间的相关性。我们证明,COWaRD实现,作为一个例子,在一类超对称轴子模型和未来的观测下一代宇宙微波背景,大尺度结构,21厘米的调查可以揭示的理论结构。
2020-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Could fresh lava be (warm) dark matter?
暗物质模型根据其对星系性质的影响可以分为冷暗物质(CDM)、暖暗物质(WDM)、自相互作用暗物质(SIDM)和模糊暗物质(FDM)。为了庆祝愚人节,也为了庆祝2022年冰岛Fagradalsfjall火山爆发一周年,我们专门探索了新鲜熔岩作为WDM的候选者。我们第一手验证了熔岩确实是温暖的(表现出自由流动,并在喷发结束后保持温度几个月,是1000K,点燃草,可以感觉到一个人的眉毛在4米的距离烧焦)和黑暗一旦充分脱离其生产来源。
2022-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Warm and Fuzzy Dark Matter: Free Streaming of Wave Dark Matter
本文研究以相对论性波数产生的波暗物质(如暴胀后轴子)的自由流效应,类比暖/热暗物质,指出其增强抑制、影响等曲率涨落,且观测影响因动量分布而异。
2025-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Infall near clusters of galaxies: comparing gas and dark matter velocity profiles
我们考虑的动力学和附近的星系团。气体、暗物质和星系目前正落入大约1到5维里半径的星系团中。在非常大的距离,超过10维里半径,所有的物质都遵循哈勃流,在维里半径内,物质粒子的平均径向速度为零。宇宙学参数印在气体的下落轮廓上,然而,没有方法存在,这使得它的测量。我们考虑两个宇宙学模拟的结果(使用数值代码RAMSES和Gadget),发现气体和暗物质的径向速度非常相似。我们推导了相关的动力学方程,特别是广义流体静力平衡方程,包括宇宙膨胀和宇宙学背景。这个广义气体方程是本文的主要新贡献。我们将这些广义方程与数值模拟的结果相结合,以估计径向速度对测量的星团质量的贡献:在维里半径内,它是可以忽略不计的,在两个维里半径内,效果低于40%,与早期的DM分析一致。我们指出,如何在原则上可以观察到的下落速度,通过测量气体的性质,约两个维里半径的距离,然而,这实际上是不可能的今天。
2017-08-16 astro-ph.CO
Structure formation in warm dark matter cosmologies: Top-Bottom Upside-Down
波动谱上的阻尼和热速度的存在作为温暖的暗物质粒子(如无菌中微子)的特性,从结构形成机制到晕的内部结构,都留下了独特的印记。使用温暖的暗物质模拟,我们探讨了这些影响的结构形成不同的粒子能量,我们发现,结构的形成比原来假设的更复杂,自上而下的崩溃和层次(自下而上)集群在多个尺度上的组合。一个场景相对于另一个场景更突出的程度取决于粒子的能量和局部分析区域的形态和结构。暖暗物质晕中存在的壳层和焦散线是模拟中看到的另一个重要效应。此外,我们讨论了热速度对结构形成的影响,从理论上考虑,以及从模拟分析。我们重新审视的假设时,估计的速度分散的温暖的暗物质粒子,已通过在以前的作品超过十年,我们给出了一个独立的估计速度。我们发现一些不一致的地方在以前发表的结果。暖暗物质粒子质量与其相应的速度色散之间的关系强烈依赖于模型,因此模拟结果对粒子质量的约束很弱。最后,我们回顾了技术上的困难,出现在温暖的暗物质模拟的方法可能的改进。
2015-06-23 astro-ph.CO
Warm Surprises from Cold Duets: N-Body Simulations with Two-Component Dark Matter
本研究通过双组分冷暗物质的N体模拟,发现重组分向轻组分的湮灭可使轻组分呈现温暗物质特性且无质量观测限制,模型与观测数据吻合,为地面暗物质探测提供参考。
2023-12-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Black-Hole Dark Matter via Warm Natural Inflation
我们报告的自然暖膨胀范式(WNI)的研究。我们发现两个重要的新结果出现在这个模型。一是在不超过有效场论的普朗克尺度的情况下,满足观测对宇宙微波背景(CMB)的原始功率谱的约束。第二,WNI能在黑洞质量范围的黄金窗口($10^{-16} -10^{-11}M_{\odot}$)内为原初黑洞(PBH)的产生提供完美的条件,在这个窗口内,WNI能在满足观测约束的前提下解释宇宙中所有的暗物质含量。
2022-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effect of post-recombination accretion on primordial binary black hole mergers within virialized dark matter halos
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University(莫斯科国立大学物理系);Sternberg Astronomical Institute(斯登伯格天文研究所)
研究重组后吸积对原初双黑洞合并的影响,采用BHL和PR两种吸积模型,计算初始PBH质量函数修正等,发现三体通道后期合并率显著增强,还计算了天琴干涉仪探测率,对低丰度PBH合并探测乐观。
2026-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Thermal relics as hot, warm and cold dark matter in power-law $f(R)$ gravity
研究了热遗迹作为热、暖、冷暗物质在$\mathscr{L}=\varepsilon^{2-2β}R^β+{16π}m_{\text{Pl}}^{-2}\mathscr{L}_m$引力场中的演化,其中$\varepsilon$是平衡场方程维数的常数,$1<β<(4+\sqrt{6})/5$表示能量密度和温度的正性.如果轻中微子作为热/暖遗迹,那么冻结时统计自由度的熵数$g_{*s}$和预测的分数能量密度$Ω_ψh^2$都依赖于$β-$,这使标准质量束缚$Σm_ν$松弛。对于冷遗迹,通过精确求解相对论和非相对论两种情况下的简化Boltzmann方程,我们证明了重中微子质量的Lee-Weinberg束缚可以得到相当大的放松,弱相互作用大质量粒子(WIMP)的“WIMP奇迹”随着$β$偏离$β=1^+$而逐渐失效.整个框架在极限$β\to 1^+$下简化为GR的框架。
2015-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Warm Dark Matter in B-L Inverse Seesaw
我们表明,一个标准模型规范单重态费米子场,质量的数量级keV或更大,并参与了轻中微子质量产生的反跷跷板机制,可以是一个很好的暖暗物质的候选人。我们的框架是基于标准模型的B-L扩展。这种结构确保了活性中微子与上述暗物质场之间不存在任何混合。这就避开了通常由X射线观测对暖暗物质质量的限制。我们表明,过剩的热产生的温暖的暗物质(但没有达到化学平衡)可以减少到一个可接受的范围内存在的模量场衰减到辐射-虽然只有当再加热温度足够低。我们的暖暗物质候选者也可以直接从再加热过程中模量场的衰变中产生。在这种情况下,获得适当数量的残余丰度,同时保持再加热温度足够高,以符合大爆炸核合成边界,限制了模场衰变为暗物质的分支比。
2015-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on warm dark matter from Schwarzschild primordial black holes
我们考虑轻暗物质候选者起源于史瓦西原始黑洞的蒸发,质量在$10^{-5}-10^9$ g范围内。这些候选粒子是超越标准模型的粒子,它们与其他粒子的耦合可以忽略不计,因此它们只在引力作用下相互作用。它们属于暖暗物质的范畴,但它们破坏了结构的形成,对候选自旋的增加值产生了较软的影响。要求这样的候选人,以充分考虑所观察到的暗物质,我们发现,黑洞统治的情况下,排除所有的自旋值高达2。对于辐射支配的情况下,我们推导出上限的参数$β$(原始黑洞能量密度在形成辐射之一),这是不严格的更高的候选自旋。
2021-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Radiation or Warm Dark Matter from long lived particle decays in the light of Planck
虽然普朗克的数据支持标准ΛCDM模型,但它仍然允许暗辐射的存在,相当于大约一半的额外标准中微子种类。我们提出了一个方案,从热产生的粒子衰变成一个更轻的稳定遗物加标准费米子获得分数的“有效中微子物种”。在寿命远大于1秒时,遗迹粒子和非热中微子成分都对暗辐射有贡献。通过增加稳定粒子与不稳定粒子的质量比,遗迹粒子不再充当暗辐射,而是成为质量为O(1 keV-100 GeV)的暖暗物质的候选者。在这两种情况下,都有可能解决锂的问题。
2013-06-25 astro-ph.CO hep-ph
Typical density profile for warm dark matter haloes
利用Salvador-Solé等人(2012)最近提出的(自下而上)层次晕生长模型,我们推导出了具有两种不同质量的非热无菌中微子的和谐暖暗物质(ΛWDM)宇宙学中具有多个相关质量的晕的典型球平均密度分布。预测的密度分布在小半径处变得平坦,正如从光谱截止的影响所预期的那样。核心不能解决,但是,因为非零粒子速度产生的最小质量的原晕在小节点,这在相应的半径无效的模型的碎片。
2012-07-09 astro-ph.CO
Forecasts for Warm Dark Matter from Photometric Galaxy Surveys
我们提出了一个Fisher矩阵预测的热暖暗物质(WDM)粒子的质量从当前(DES类)和未来(LSST类)光度星系调查使用星系角功率谱的敏感性。我们使用修改后的Halo模型来模拟WDM效应的非线性聚类。我们估计,从这个观察单独的下限$m_{\text{wdm}}>647$ \,eV($m_{\text{wdm}}>126$ \,eV)的LSST(DES)的情况下,可以得到。
2018-08-21 astro-ph.CO hep-ph
The Non-Linear Matter Power Spectrum in Warm Dark Matter Cosmologies
我们调查的非线性演化的物质功率谱使用一个大的高分辨率N体/流体动力学模拟。在初始条件下的线性物质的功率不断修改,以适应温暖的暗物质粒子,诱导一个小规模的切断功率相比,标准的冷暗物质的情况。这种热遗迹的影响是在小尺度上处理的,k > 1 h/Mpc,z < 5,这对下一代莱曼α森林,弱透镜和星系团调查特别重要。我们量化的质量和红移的温暖的暗物质非线性物质的功率的依赖性,我们提供了一个拟合公式,这是准确的,在2%的水平低于z=3和质量m_wdm > 0.5 keV。重子物理(冷却,恒星形成和反馈配方)的作用,对温暖的暗物质诱导的抑制也被量化。此外,我们将我们的研究结果与晕模型进行了比较,并显示了它们对宇宙剪切功率谱的影响。
2011-10-26 astro-ph.CO
Warm Decaying Dark Matter and the Hubble Tension
如果一部分暗物质不稳定,在物质辐射相等的时候衰变成暗辐射,它可能会影响宇宙的膨胀历史,从而有助于改善哈勃常数的本地测量值与从宇宙微波背景和重子声学振荡的测量结果(假设标准的$Λ$ CDM宇宙学)推断的值之间长期存在的紧张关系。然而,如果衰变的暗物质的这一成分是冷的,它将改变引力势的演化,导致与这些相同的数据集不一致。考虑到这一点,我们在这里考虑一个组件的衰变温暖的暗物质,与自由流的长度是足够长的,以保持与现有的数据一致。我们研究了暖衰变暗物质的背景和微扰演化,并利用宇宙学数据来约束这种粒子的质量、丰度和衰变率。我们发现,温暖的衰变暗物质的一个组成部分,可以显着降低本地和宇宙学测定的哈勃常数之间的紧张关系。
2020-06-03 astro-ph.CO hep-ph
Warm dark matter does not do better than cold dark matter in solving small-scale inconsistencies
在过去的十年中,热暗物质(WDM)已被反复提出作为替代方案的标准冷暗物质(CDM)之一,可能解决CDM模型和小尺度观测之间的几个分歧。在这里,我们重新考虑最重要的CDM小规模的差异,在最近的观测WDM的限制。因此,我们发现,一个传统的热(或热类)WDM宇宙学的粒子质量与莱曼- $α$协议是几乎无法区分的CDM在相关的尺度上,因此未能减轻任何小尺度的问题。这种失败的原因是传统WDM的功率谱下降得太快。为了保持WDM作为一个显着不同的替代CDM,更先进的生产机制,导致多个暗物质组件或逐渐减少的小规模功率谱必须考虑。
2014-12-08 astro-ph.CO
Gamma-rays From Warm WIMP Dark Matter Annihilation
弱相互作用大质量粒子(WIMP)通常作为冷暗物质的候选者,然而当它以非热的方式产生时,它的行为就像温暖的暗物质。在本文中,我们研究的$γ$射线的性质,从湮灭的WIMP暗物质在我们自己的银河系晕的高分辨率$N$体模拟的银河系暗物质晕,假设不同的性质的WIMP。由于大的自由流长度在温暖的WIMP的情况下,暗物质晕的子结构内容是显着不同的冷WIMP对应物,导致不同的预测$γ$射线信号从暗物质湮灭。我们通过比较预测的$γ$ -射线信号从温暖的WIMP湮灭的冷WIMP来说明这些。显着的差异,从subhalo的天空图和两个WIMP模型之间的统计特性进行了演示。由于暖WIMP情景下非热产生机制的潜在增强截面,银河系中心可能是间接探测暖WIMP到矮星系的优先点,这可能不同于冷暗物质情景。作为一个具体的例子,我们考虑了超对称模型中的非热产生中性伴子,并讨论了用费米$γ$射线望远镜探测温WIMP的可能性。
2012-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the dark matter profile in Sculptor: Breaking the $β$ degeneracy with Virial shape parameters
我们提出了一种新的方法来研究示踪剂在引力系统中的视线速度分布的较高的时刻,通过维里方程,而不是金斯方程。与四阶Jeans方程不同,四阶维里方程可以简单地添加到标准二阶Jeans方程中,而无需引入新的各向异性参数$β^{\prime}$。我们引入了两个新的全局形状参数$ζ_A$和$ζ_B$,它们取代峰度作为视线速度分布的形状的统计上更鲁棒的度量。我们表明,在矮球状星系中的恒星的情况下,这些新的参数可以显着减少密度分布的范围,否则与所观察到的恒星运动学(有时被称为$β$简并的问题)是一致的。具体来说,我们发现$ζ_A$紧紧地集中在一个子集的解决方案,尖密度分布退化更集中的核心暗物质晕。如果恒星的数密度$ν(r)$是固定的,那么引入$ζ_B$可以通过限制暗物质密度分布的外斜率来进一步减小解的空间。假设$ν(r)$的普卢默轮廓,我们恢复了令人惊讶的结果,即雕塑家中的暗物质可能是尖的,与其他方法的结论相反。
2014-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A warm mode of gas accretion on forming galaxies
我们目前的结果从高分辨率的银河系大小的晕,旨在研究反馈的气体吸积的性质的影响宇宙学流体动力学模拟。模拟包括星际介质和恒星形成的模型,其中SN爆炸提供了有效的热反馈。我们区分气体吸积到晕,这发生在气体粒子穿过晕维里半径,和气体吸积到中央星系,这发生在气体粒子穿过维里半径的内十分之一。气体粒子可以通过三个不同的通道吸积,这取决于粒子过去演化过程中达到的最大温度值$T_{\rm max}$:$T_{\rm max}<2.5 \times 10^5$ K的冷通道,$T>10^6$ K的热通道,以及$T_{\rm max}$中间值的热通道。我们发现,温暖的通道是至少一样重要的冷的气体吸积到中央星系。这一结果与以前的研究结果不同,即冷模在高红移时主导气体吸积。我们将这种差异归因于我们的模拟中实施的不同超新星反馈方案。虽然到目前为止,在文献中提出的结果是基于无效的SN热反馈方案和/或存在的动力学反馈,我们的模拟只包括有效的热反馈。我们认为,观测探测到的一个温暖的吸积模式的高红移环星系介质将提供有用的约束性质的反馈,调节恒星形成的星系。
2012-02-23 astro-ph.CO
Inert-Sterile Neutrino: Cold or Warm Dark Matter Candidate
在通常的粒子模型中,只有质量在千电子伏范围内并且是温暖的暗物质,无菌中微子才能解释宇宙的暗物质。严格的宇宙学和天体物理学界限,特别是X射线观测所施加的界限,适用于它们。我们指出,在一个特定的变化的惰性双重模型中,不育中微子可以解释宇宙中的暗物质,可能是冷或热的暗物质候选人,即使质量远远大于keV的范围。这些惰性-惰性中微子在早期宇宙中以非热的方式产生,它们是稳定的,与标准模型粒子的耦合非常小,这使得它们在直接或间接的暗物质搜索中很难被探测到。原则上,它们可以在对撞机中通过发现模型中的其他粒子来揭示。
2009-12-22 astro-ph.CO hep-ph
Structure Formation with Warm White Noise: Effects of Finite Number Density and Velocity Dispersion in Particle and Wave Dark Matter
Rice University(莱斯大学);Carnegie Observatories(卡内基观测站);International Centre for Theoretical Physics(国际理论物理中心)
研究了暖白噪声在暗物质结构形成中的影响,揭示其在有限数密度和速度弥散作用下的演化特性及对暗物质功率谱的预测。
2025-11-19 astro-ph.CO
Constraining warm dark matter with cosmic shear power spectra
假设所有的暗物质都是由光热遗迹粒子组成,我们研究了宇宙剪切对暗物质粒子质量的潜在约束。由于在这样的温暖的暗物质的情况下,我们使用的分析拟合的线性温暖的暗物质功率谱和比较(i)晕模型使用的质量函数从这些线性功率谱和(ii)分析拟合的非线性演化的线性功率谱。我们乐观地忽略了重子对这项工作的竞争效应。我们发现方法(ii)与方法(i)相比是保守的。我们使用这些方法评估宇宙学约束,边缘化超过其他四个宇宙学参数。使用更保守的方法,我们发现,一个欧几里得弱透镜调查与普朗克宇宙微波背景任务的主要各向异性的约束一起可以实现2.5千电子伏的粒子质量的下限。
2011-01-24 astro-ph.CO