Теплая темная материя

Теплая темная материя ( WDM ) — это гипотетическая форма темной материи , которая имеет промежуточные свойства между свойствами горячей темной материи и холодной темной материи , в результате чего формирование структур происходит снизу вверх сверху их масштаба свободного течения и сверху вниз под их масштабом. бесплатный масштаб потокового вещания. Наиболее распространенными кандидатами в WDM являются стерильные нейтрино и гравитино . Вимпы ( слабовзаимодействующие массивные частицы ), возникающие нетермическим путем, могут быть кандидатами на роль теплой темной материи. Однако в целом вимпы, полученные термическим путем, являются кандидатами на холодную темную материю .

кевины и гевины

Одна из возможных частиц-кандидатов WDM с массой в несколько кэВ возникает в результате введения с нулевым зарядом и нулевым лептонным числом физики элементарных частиц двух новых фермионов в Стандартную модель : «инертные фермионы с массой кэВ» (кеВин) и «инертные фермионы с массой ГэВ». (ГеВинс). кэВины производятся в избытке, если они достигают теплового равновесия в ранней Вселенной, но в некоторых сценариях производство энтропии в результате распадов нестабильных более тяжелых частиц может снизить их содержание до правильного значения. Эти частицы считаются «инертными», поскольку у них подавлено взаимодействие только с Z-бозоном . Возможными кандидатами на роль кэВин являются стерильные нейтрино с массой в несколько кэВ. При температурах ниже электрослабого масштаба их единственным взаимодействием с частицами стандартной модели являются слабые взаимодействия из-за их смешивания с обычными нейтрино . Благодаря малости угла смешивания они не перепроизводятся, так как замерзают, не достигнув теплового равновесия. Их свойства согласуются с астрофизическими ограничениями, возникающими в результате формирования структур и Принцип Паули , если их масса превышает 1–8 кэВ.

В феврале 2014 года различные анализы ^[1]^[2] извлекли из спектра рентгеновского излучения, наблюдаемого XMM-Newton , монохроматический сигнал около 3,5 кэВ . Этот сигнал исходит от разных скоплений галактик (таких как Персей и Центавр ), и несколько сценариев теплой темной материи могут оправдать такую линию. Можно привести, например, кандидата с энергией 3,5 кэВ, аннигилирующего на 2 фотона: ^[3] или частица темной материи с энергией 7 кэВ, распадающаяся на фотон и нейтрино. ^[4]

В ноябре 2019 года, анализируя взаимодействие различной материи галактического гало по плотности и распределению звездных потоков, сходящих со спутников Млечного Пути, удалось ограничить минимумы массы для возмущений плотности теплыми кэВинами темной материи в GD- Потоки 1 и Pal 5. Это нижний предел массы теплых тепловых реликтов темной материи mWDM > 4,6 кэВ; или добавление количества карликовых спутников mWDM > 6,3 кэВ ^[5]

См. также

Темная материя - концепция космологии
- Горячая темная материя ( HDM ) – теоретическая форма частиц темной материи, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
- Холодная темная материя ( CDM ) – Гипотетический тип темной материи в физике.
Модель Lambda-CDM - Модель космологии Большого взрыва
Модифицированная ньютоновская динамика - гипотеза, предлагающая модификацию законов Ньютона.

Ссылки

^ Бюльбюль, Эсра; Маркевич, Максим; Фостер, Адам; Смит, Рэндалл К.; Левенштейн, Майкл; Рэндалл, Скотт В. (10 июня 2014 г.). «Обнаружение неопознанной эмиссионной линии в суммированном рентгеновском спектре скоплений галактик» . Астрофизический журнал . 789 (1): 13. arXiv : 1402.2301 . Бибкод : 2014ApJ...789...13B . дои : 10.1088/0004-637x/789/1/13 . ISSN 0004-637X .
^ Боярский А.; Ручайский О.; Якубовский Д.; Франс, Дж. (15 декабря 2014 г.). «Неопознанная линия в рентгеновских спектрах галактики Андромеды и скопления галактик Персея». Письма о физических отзывах . 113 (25): 251301. arXiv : 1402.4119 . Бибкод : 2014PhRvL.113y1301B . дои : 10.1103/physrevlett.113.251301 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 25554871 . S2CID 21406370 .
^ Дудас, Эмилиан; Эртье, Люсьен; Мамбрини, Янн (4 августа 2014 г.). «Генерация рентгеновских линий в результате аннигиляции темной материи». Физический обзор D . 90 (3): 035002. arXiv : 1404.1927 . Бибкод : 2014PhRvD..90c5002D . дои : 10.1103/physrevd.90.035002 . ISSN 1550-7998 . S2CID 118573978 .
^ Исида, Хироюки; Чон, Кван Сик; Такахаси, Фуминобу (2014). «Стерильная темная материя нейтрино 7 кэВ из механизма расщепления аромата». Буквы по физике Б. 732 : 196–200. arXiv : 1402.5837 . Бибкод : 2014PhLB..732..196I . дои : 10.1016/j.physletb.2014.03.044 . ISSN 0370-2693 . S2CID 119226364 .
^ Баник, Нилианджан; Бови, Джо; Бертоне, Джанфранко; Эркал, Денис; де Бур, TJL (2021). «Новые ограничения на природу частиц темной материи из звездных потоков». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2021 (10): 043. arXiv : 1911.02663 . дои : 10.1088/1475-7516/2021/10/043 . S2CID 207847306 .

Виль, Маттео; Лесгург, Жюльен; Хенельт, Мартин Г.; Матаррезе, Сабино; Риотто, Антонио (31 марта 2005 г.). «Ограничение кандидатов в теплую темную материю, включая стерильные нейтрино и легкие гравитино, с помощью WMAP и леса Лайман-α». Физический обзор D . 71 (6): 063434. arXiv : astro-ph/0501562 . Бибкод : 2005PhRvD..71f3534V . дои : 10.1103/physrevd.71.063534 . ISSN 1550-7998 . S2CID 119445620 .
Кинг, Стивен Ф; Мерль, Александр (16 августа 2012 г.). «Теплая темная материя от кеВинса». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2012 (8): 016. arXiv : 1205.0551 . Бибкод : 2012JCAP...08..016K . дои : 10.1088/1475-7516/2012/08/016 . ISSN 1475-7516 . S2CID 118342558 .
Гао, Л.; Теунс, Т. (14 сентября 2007 г.). «Освещение Вселенной нитями». Наука . 317 (5844): 1527–1530. arXiv : 0709.2165 . Бибкод : 2007Sci...317.1527G . дои : 10.1126/science.1146676 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17872439 . S2CID 18545632 .
Лин, ВБ; Хуанг, Д.Х.; Чжан, X.; Бранденбергер, Р. (5 февраля 2001 г.). «Нетепловое производство слабовзаимодействующих массивных частиц и субгалактическая структура Вселенной». Письма о физических отзывах . 86 (6): 954–957. arXiv : astro-ph/0009003 . Бибкод : 2001PhRvL..86..954L . дои : 10.1103/physrevlett.86.954 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11177983 .
Миллис, Джон. Теплая темная материя. О сайте.com. Проверено 23 января 2013 г. http://space.about.com/od/astronomydictionary/g/Warm-Dark-Matter.htm .