Теплая темная материя - Warm dark matter

Теплая темная материя (WDM) является гипотетической формой темная материя который имеет промежуточные свойства между свойствами горячая темная материя и холодная темная материя, в результате чего формирование структуры происходит снизу вверх сверху от их масштаба свободного потока и сверху вниз ниже их масштаба свободного потока. Наиболее распространенные кандидаты WDM: стерильные нейтрино и гравитино. WIMPs (слабовзаимодействующие массивные частицы ), при нетепловом образовании может быть кандидатом в теплую темную материю. В целом, однако, термически полученные WIMP являются холодная темная материя кандидаты.

кэВины и ГэВины

Одна возможная частица-кандидат WDM с массой в несколько единиц кэВ происходит от введения двух новых, нулевой заряд, нулевой лептонное число фермионы к Стандартная модель физики элементарных частиц: «инертные фермионы с кэВ-массой» (кэВин) и «инертные фермионы с гэВ-массой» (ГэВины). кэВины перепроизводятся, если они достигают теплового равновесия в ранней Вселенной, но в некоторых сценариях производство энтропии в результате распада нестабильных более тяжелых частиц может снизить их содержание до нужного значения. Эти частицы считаются «инертными», потому что они подавляют взаимодействие только с Z-бозон. Стерильные нейтрино с массами в несколько кэВ являются возможными кандидатами в кэВины. При температурах ниже электрослабая шкала их единственные взаимодействия с частицами стандартной модели: слабые взаимодействия из-за их смешивание с обычным нейтрино. Из-за малого угла смешивания они не продуцируются чрезмерно, так как замерзают до достижения теплового равновесия. Их свойства согласуются с астрофизическими ограничениями, вытекающими из формирования структуры и Принцип Паули если их масса больше 1-8 кэВ.

В феврале 2014 г.^[1]^[2] извлечены из спектра рентгеновского излучения, наблюдаемого XMM-Ньютон, монохроматический сигнал около 3,5 кэВ. Этот сигнал исходит от разных скопления галактик (любить Персей и Центавр ) и несколько сценариев теплой темной материи могут оправдать такую линию. Мы можем указать, например, что кандидат на 3,5 кэВ аннигилирует на 2 фотона,^[3] или частица темной материи с энергией 7 кэВ, распадающаяся на фотон и нейтрино.^[4]

В ноябре 2019 года при анализе взаимодействия различной материи галактических гало с плотностями и распределением звездных потоков, исходящих от спутников Млечного Пути, они смогли ограничить минимумы массы для возмущений плотности теплой темной материей Кевинса в GD- 1 и Pal 5. Это нижний предел массы тепловых реликтов теплой темной материи mWDM> 4,6 кэВ; или добавление количества карликовых спутников mWDM> 6.3 кэВ ^[5]

Смотрите также

Темная материя - Гипотетическая форма материи, составляющая большую часть материи Вселенной
- Горячая темная материя (HDM) - Теоретическая форма темной материи, которая состоит из частиц, движущихся с ультрарелятивистскими скоростями.
- Холодная темная материя (CDM) - Гипотетический тип темной материи в физике
Лямбда-CDM модель - Модель космологии большого взрыва
Модифицированная ньютоновская динамика - Гипотеза, предлагающая модификацию законов Ньютона

использованная литература

^ Бюльбюль, Эсра; Маркевич, Максим; Фостер, Адам; Smith, Randall K .; Левенштейн, Майкл; Рэндалл, Скотт В. (10.06.2014). "Обнаружение неопознанной эмиссионной линии в суммированном рентгеновском спектре скоплений галактик". Астрофизический журнал. 789 (1): 13. arXiv:1402.2301. Bibcode:2014ApJ ... 789 ... 13B. Дои:10.1088 / 0004-637x / 789/1/13. ISSN 0004-637X.
^ Боярский, А .; Ручайский, О .; Якубовский, Д .; Франсе, Дж. (15 декабря 2014 г.). «Неопознанная линия в рентгеновских спектрах галактики Андромеды и скопления галактик Персей». Письма с физическими проверками. 113 (25): 251301. arXiv:1402.4119. Bibcode:2014ПхРвЛ.113у1301Б. Дои:10.1103 / Physrevlett.113.251301. ISSN 0031-9007. PMID 25554871.
^ Дудас, Эмилиан; Эртье, Люсьен; Мамбрини, Янн (4 августа 2014 г.). «Генерация рентгеновских линий от уничтожения темной материи». Физический обзор D. 90 (3): 035002. arXiv:1404.1927. Bibcode:2014ПхРвД..90c5002D. Дои:10.1103 / Physrevd.90.035002. ISSN 1550-7998.
^ Исида, Хироюки; Чон, Кван Сик; Такахаши, Фуминобу (2014). "Стерильная темная материя нейтрино 7 кэВ от механизма разделения аромата". Письма по физике B. 732: 196–200. arXiv:1402.5837. Bibcode:2014ФЛБ..732..196И. Дои:10.1016 / j.physletb.2014.03.044. ISSN 0370-2693.
^ Баник, Нилианджан; Бови, Джо; Бертоне, Джанфранко; Эркал, Денис; де Бур, T.J.L (6 ноября 2019 г.). «Новые ограничения на природу частиц темной материи из звездных потоков». arXiv:1911.02663 [astro-ph.GA ].

Виль, Маттео; Lesgourgues, Жюльен; Haehnelt, Martin G .; Матаррезе, Сабино; Риотто, Антонио (31 марта 2005 г.). «Сдерживание кандидатов в теплую темную материю, включая стерильные нейтрино и легкое гравитино, с помощью WMAP и Lyman-αforest». Физический обзор D. 71 (6): 063434. arXiv:Astro-ph / 0501562. Bibcode:2005ПхРвД..71ф3534В. Дои:10.1103 / Physrevd.71.063534. ISSN 1550-7998.
Кинг, Стивен Ф.; Мерл, Александр (2012-08-16). «Теплая темная материя из кэВинов». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 2012 (8): 016. arXiv:1205.0551. Bibcode:2012JCAP ... 08..016K. Дои:10.1088/1475-7516/2012/08/016. ISSN 1475-7516.
Gao, L .; Теунс, Т. (14 сентября 2007 г.). «Освещение Вселенной нитями». Наука. 317 (5844): 1527–1530. arXiv:0709.2165. Bibcode:2007Научный ... 317.1527G. Дои:10.1126 / science.1146676. ISSN 0036-8075. PMID 17872439.
Lin, W. B .; Huang, D. H .; Чжан, X .; Бранденбергер, Р. (05.02.2001). «Нетепловое образование слабовзаимодействующих массивных частиц и субгалактическая структура Вселенной». Письма с физическими проверками. 86 (6): 954–957. arXiv:Astro-ph / 0009003. Bibcode:2001ПхРвЛ..86..954Л. Дои:10.1103 / Physrevlett.86.954. ISSN 0031-9007. PMID 11177983.
Миллис, Джон. Теплая темная материя. About.com. Проверено 23 января 2013 года. http://space.about.com/od/astronomydictionary/g/Warm-Dark-Matter.htm.

дальнейшее чтение

Бертоне, Джанфранко (2010). Частица темной материи: наблюдения, модели и поиски. Издательство Кембриджского университета. п. 762. ISBN 978-0-521-76368-4.

[bulbul-1] Бюльбюль, Эсра; Маркевич, Максим; Фостер, Адам; Smith, Randall K .; Левенштейн, Майкл; Рэндалл, Скотт В. (10.06.2014). "Обнаружение неопознанной эмиссионной линии в суммированном рентгеновском спектре скоплений галактик". Астрофизический журнал. 789 (1): 13. arXiv:1402.2301. Bibcode:2014ApJ ... 789 ... 13B. Дои:10.1088 / 0004-637x / 789/1/13. ISSN 0004-637X.

[boyarski-2] Боярский, А .; Ручайский, О .; Якубовский, Д .; Франсе, Дж. (15 декабря 2014 г.). «Неопознанная линия в рентгеновских спектрах галактики Андромеды и скопления галактик Персей». Письма с физическими проверками. 113 (25): 251301. arXiv:1402.4119. Bibcode:2014ПхРвЛ.113у1301Б. Дои:10.1103 / Physrevlett.113.251301. ISSN 0031-9007. PMID 25554871.

[annihilating-3] Дудас, Эмилиан; Эртье, Люсьен; Мамбрини, Янн (4 августа 2014 г.). «Генерация рентгеновских линий от уничтожения темной материи». Физический обзор D. 90 (3): 035002. arXiv:1404.1927. Bibcode:2014ПхРвД..90c5002D. Дои:10.1103 / Physrevd.90.035002. ISSN 1550-7998.

[sterile-4] Исида, Хироюки; Чон, Кван Сик; Такахаши, Фуминобу (2014). "Стерильная темная материя нейтрино 7 кэВ от механизма разделения аромата". Письма по физике B. 732: 196–200. arXiv:1402.5837. Bibcode:2014ФЛБ..732..196И. Дои:10.1016 / j.physletb.2014.03.044. ISSN 0370-2693.

[banik-5] Баник, Нилианджан; Бови, Джо; Бертоне, Джанфранко; Эркал, Денис; де Бур, T.J.L (6 ноября 2019 г.). «Новые ограничения на природу частиц темной материи из звездных потоков». arXiv:1911.02663 [astro-ph.GA ].

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]