《矮星系中暗物質湮滅信號的研究》是依託廈門大學，由黃峰擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：矮星系中暗物質湮滅信號的研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：黃峰
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用暗物質湮滅的信號來探測暗物質，確定它的微觀粒子特性，是當前暗物質研究的重要課題。本項目旨在研究暗物質湮滅產生的正負電子在質光比高的矮星系裡傳播的過程中產生的電磁信號。重點分析如何從鄰近的矮橢球星系和不規則矮星系的射電信號中甄別暗物質的貢獻，探討暗物質湮滅信號在射電波段探測的可行性。調研現有的射電望遠鏡對鄰近矮星系的觀測，基於我們理論模型和國內外大型射電望遠鏡的探測能力，申請對最佳研究對象進行更高精度的科學觀測。進一步結合現有的這類電磁信號在其他波段的觀測，有效地限制暗物質模型的參數空間，同時也將獲得這些矮星系的暗物質暈的密度輪廓及其磁場，輻射場等更精確的信息。
結題摘要
本項目旨在研究暗物質湮滅產生的正負電子在矮星系裡傳播的過程中誘發的電磁信號可能引起的觀測效應。在項目執行的三年期間，國際上在該方向上的主要進展為FERMI和AMS02對高能正負電子譜更為精確的測量。暗物質湮滅作為額外的正負電子源定性地可以解釋實驗測量結果與傳統宇宙射線模型的偏差，而定量地描述測量數據對暗物質的理論模型又提出了新的挑戰。本項目按照研究計畫，具體工作包含唯象模型計算和天文觀測兩方面。首先，我們估算出的暗物質湮滅在矮星系中誘發的同步輻射信號為弱的展源，且低頻的輻射強度高。基於此，我們調研了現有大型射電望遠鏡的探測能力，先後申請了ATA，GMRT以及VLA（優先等級為C）的觀測時間。我們最終利用GMRT對鄰近的矮橢球星系Draco和UrsaMinor進行了8小時的在源觀測，觀測頻率為150MHz，這是迄今為止對這兩個源頻率最低的射電觀測。觀測數據的處理涉及如何有效地消除大視場內外已知射電源的影響，如何得到由指向誤差，電離大氣層等原因造成的方向依賴的visibility幅度和相位的變化，以及如何處理大量的射電頻率干擾（在大頻寬的低頻信號處理中尤為重要）。我們初步的數據處理結果是並未探測到明顯的展源信號，這與目前較為高頻（1.4GHz）的探測結果一致。以此為探測上限，我們進一步得到了可與FERMI伽馬射線波段給出的對暗物質模型參數空間的限制相比擬的射電波段的強限制。本項目中另外一項內容為研究不規則矮星系中暗物質湮滅可能引起的觀測現象。首先研究了大麥哲雲星系中利用多波段的觀測數據對暗物質湮滅信號給出更強的限制。我們由其遠紅外信號求出恆星形成率，推導出宇宙射線誘發的射電信號，與射電觀測信號進行對比，將超出的部分做為暗物質誘發的射電信號的上限，得到的限制與從伽馬射線上得到的限制也可以比擬。其次基於Spitzer的紅外巡天資料庫，我們選取了其中包含1.4GHz射電觀測的源為統計樣本，研究了該樣本中射電紅外關聯度。我們發現低表面亮度星系中射電紅外關聯度顯著不同於正常星系中的相應值。然而暗物質湮滅信號對其的貢獻的強弱還有待進一步細緻的工作。另外，結合三年中暗物質研究各方面的進展，我們拓展了研究領域：一是研究了中子星中暗物質沉積對其內部結構的影響；二是研究核子結構不確定度在暗物質直接探測中的影響。
