天体物理学 > 宇宙学与非星系天体物理学
[提交于 2016年3月22日
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标题: 21厘米信号以及暗物质湮灭与天体物理过程之间的相互作用
标题: The 21 cm signal and the interplay between dark matter annihilations and astrophysical processes
摘要: 未来专门的射电干涉仪,包括HERA和SKA,是非常有前景的工具,旨在通过中性氢的21厘米信号研究再电离时期及更早的时期。暗物质(DM)湮灭成带电粒子会改变宇宙的热历史,并因此影响21厘米信号。准确预测DM的影响强烈依赖于对晕中湮灭过程的建模。在这项工作中,我们使用了DM湮灭产物的能量沉积率的最新计算,对DM湮灭在晕中的贡献进行适当处理,以及由普朗克卫星最新的宇宙学测量所允许的湮灭截面值。鉴于当前对驱动再电离时期、X射线加热和Lyman-$\alpha$泵浦的天体物理过程描述存在不确定性,我们认为,将DM特征与纯粹的天体物理效应(与早期恒星形成过程或晚期星系X射线辐射相关)区分开来将是一个具有挑战性的任务。我们得出结论,只有质量为$\sim100$ MeV的DM粒子湮灭才可能在21厘米信号上留下明确的印记,特别是对21厘米功率谱而言。这与文献中以前更为乐观的结果形成对比,这些结果曾声称即使对于质量更高的DM,也可能存在强烈的特征。在不同宇宙时期的21厘米信号的额外测量对于打破DM湮灭与天体物理效应之间的强参数退化并无疑地识别出不同于$\sim100$ MeV的质量的DM印记将是至关重要的。
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