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暗物质湮灭对暗晕密度轮廓的影响

丁然  
【摘要】: 建立在冷暗物质(CDM)和近标度不变原初扰动的结构形成理论成功地解释了宇宙大尺度和星系形成和演化的整体性质,已成为现代标准宇宙学模型的基础。但该理论在解释宇宙的小尺度结构时却存在较为严重的问题,如基于该理论的高精度数值模拟预言星系暗晕的密度分布在中心会有尖峰(cusp),而目前对矮星系转动曲线的观测表明星系暗晕在中心部分具有密度均匀的核结构。这一矛盾导致了一些修改标准冷暗物质模型的研究。 本硕士学位论文详细讨论了暗物质粒子的湮灭,并以目前被广泛采用的NFW密度分布为例构造了暗物质湮灭的唯象模型并研究了其对暗晕密度轮廓的影响。本文的主要结论为: 1.暗物质粒子的湮灭能够在星系暗晕中心形成密度均匀的核,这基本与目前的观测相符; 2.模型中有两个自由参数,分别为暗物质粒子的质量md m和提升因子(boost factor)的指数α。低表面亮度星系(LSB)转动曲线和太阳系附近暗物质密度的观测给出的参数限制范围为100Gev≤mdm≤10Tev,1.5≤α≤1.8; 3.对于特定的暗物质粒子物理模型(neutralinos),计算了其湮灭所产生的γ射线辐射流量并与当前的银河系高能宇宙线观测进行了比较。结果发现模型所预言的辐射流量远远大于观测上限,但可以通过构造适当的粒子物理模型来避免这一矛盾。


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