Ciepła ciemna materia

Ciepła ciemna materia ( WDM ) to hipotetyczna forma ciemnej materii , która ma właściwości pośrednie między właściwościami gorącej ciemnej materii i zimnej ciemnej materii , powodując tworzenie się struktury od dołu do góry, powyżej ich skali swobodnego strumienia i od góry do dołu poniżej ich skali. bezpłatna skala przesyłania strumieniowego. Najczęstszymi kandydatami do WDM są sterylne neutrina i grawitiny . WIMP-y ( słabo oddziałujące masywne cząstki). ), gdy są wytwarzane nietermicznie, mogą być kandydatami na ciepłą ciemną materię. Ogólnie rzecz biorąc, wytwarzane termicznie WIMP-y są na zimną ciemną materię .

keVin i GeVin

Jedna możliwa cząstka kandydująca na WDM o masie kilku keV pochodzi z wprowadzenia dwóch nowych, zerowych fermionów o zerowej liczbie leptonowej do Modelu Standardowego Fizyki Cząstek: „ obojętne fermiony o masie keV ” ( keVins ) i „ obojętne fermiony o masie GeV " (GeVins). keViny są nadprodukowane, jeśli osiągną równowagę termiczną we wczesnym wszechświecie, ale w niektórych scenariuszach produkcja entropii z rozpadów niestabilnych cięższych cząstek może stłumić ich obfitość do prawidłowej wartości. Cząstki te są uważane za „obojętne” , ponieważ mają tylko stłumione interakcje z bozonem Z. Sterylne neutrina o masach kilku keV są potencjalnymi kandydatami na keViny. W temperaturach poniżej skali elektrosłabej ich jedynymi oddziaływaniami z cząstkami modelu standardowego są oddziaływania słabe wynikające z ich mieszania ze zwykłymi neutrinami . Dzięki małemu kątowi mieszania nie powstają one w nadprodukcji, ponieważ zamarzają przed osiągnięciem równowagi termicznej. Ich właściwości są zgodne z astrofizycznymi ograniczeniami wynikającymi z formowania się struktur i zasadą Pauliego , jeśli ich masa jest większa niż 1-8 keV.

W lutym 2014 r. różne analizy wyodrębniły z widma emisji promieniowania rentgenowskiego obserwowanego przez XMM-Newton , sygnał monochromatyczny o energii około 3,5 keV. Ten sygnał pochodzi z różnych gromad galaktyk (takich jak Perseusz i Centaurus ), a kilka scenariuszy ciepłej ciemnej materii może uzasadniać taką linię. Możemy przytoczyć na przykład kandydata o energii 3,5 keV anihilującego na 2 fotony lub cząsteczkę ciemnej materii o energii 7 keV rozpadającą się na foton i neutrino.

W listopadzie 2019 r., analizując oddziaływanie różnych galaktycznych halo materii na gęstości i rozkład strumieni gwiazd pochodzących z satelitów Drogi Mlecznej, byli w stanie wyznaczyć minimalne masy dla zaburzeń gęstości przez keVins ciepłej ciemnej materii w GD- Strumienie 1 i Pal 5. Ta dolna granica masy reliktów termicznych ciepłej ciemnej materii mWDM > 4,6 keV; lub dodanie liczby satelitów karłowatych mWDM > 6,3 keV

Zobacz też

• Ciemna materia – hipotetyczna forma materii
  • Gorąca ciemna materia ( HDM ) – Teoretyczna postać cząstek ciemnej materii poruszających się z prędkością bliską prędkości światła
  • Zimna ciemna materia ( CDM ) – hipotetyczny typ ciemnej materii w fizyce
• Model Lambda-CDM – Model kosmologii Wielkiego Wybuchu
• Zmodyfikowana dynamika Newtona - Hipoteza proponująca modyfikację praw Newtona

•    Viel, Matteo; Lesgourgues, Julien; Haehnelt, Martin G.; Matarrese, Sabino; Riotto, Antonio (2005-03-31). „Ograniczanie kandydatów na ciepłą ciemną materię, w tym sterylnych neutrin i lekkich grawitin, za pomocą WMAP i Lyman-αforest”. Przegląd fizyczny D. 71 (6): 063434. arXiv : astro-ph/0501562 . Bibcode : 2005PhRvD..71f3534V . doi : 10.1103/physrevd.71.063534 . ISSN 1550-7998 . S2CID 119445620 .
•    Król, Stephen F.; Merle, Aleksander (2012-08-16). „Ciepła ciemna materia od keVins”. Journal of Cosmology and Astroarticle Physics . 2012 (8): 016. arXiv : 1205.0551 . Bibcode : 2012JCAP...08..016K . doi : 10.1088/1475-7516/2012/08/016 . ISSN 1475-7516 . S2CID 118342558 .
•     Gao, L.; Theuns, T. (2007-09-14). „Oświetlanie wszechświata włóknami”. nauka . 317 (5844): 1527-1530. ar Xiv : 0709.2165 . Bibcode : 2007Sci...317.1527G . doi : 10.1126/science.1146676 . ISSN 0036-8075 . PMID 17872439 . S2CID 18545632 .
•    Lin, WB; Huang, DH; Zhang, X.; Brandenberger, R. (2001-02-05). „Nietermiczna produkcja słabo oddziałujących masywnych cząstek i subgalaktyczna struktura Wszechświata”. Listy z przeglądu fizycznego . 86 (6): 954–957. arXiv : astro-ph/0009003 . Bibcode : 2001PhRvL..86..954L . doi : 10.1103/physrevlett.86.954 . ISSN 0031-9007 . PMID 11177983 .
• Milis, John. Ciepła ciemna materia. O.com. Źródło 23 stycznia 2013 r. http://space.about.com/od/astronomydictionary/g/Warm-Dark-Matter.htm .

Dalsza lektura

•   Bertone, Gianfranco (2010). Ciemna materia cząstek: obserwacje, modele i wyszukiwania . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge . P. 762. ISBN 978-0-521-76368-4 .