Астрофизические проявления экзотических мелкомасштабных объектов гало Галактики

• Автор: Кириллов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 89 с. : ил.

Оглавление
Аннотация
Список сокращений
Введение
1 Сгустки холодной скрытой массы
1.1 Введение
1.2 Холодная скрытая масса и ее мелкомасштабная структура в
Галактике
1.2.1 Реликтовая плотность скрытой массы
1.2.2 Сгустки холодной скрытой массы
1.3 Сгустки скрытой массы как источники гамма-излучения
1.4 Возможные наблюдательные свойства
1.4.1 Протяженные (неточечные) источники
1.4.2 Смещающиеся источники
1.5 Массовое распределение сгустков
1.6 Выводы
2 Кластеры первичных черных дыр
2.1 Механизмы образования первичных черных дыр
2.2 Кластеры первичных черных дыр
2.3 Фотонный сигнал от кластеров ПЧД

2.4 Сравнительный анализ кластеров первичных черных дыр и сгустков скрытой массы
2.5 Выводы
Заключение
Публикации результатов
Список использованных источников

Аннотация
В диссертационной работе изучаются возможные астрофизические проявления экзотических мелкомасштабных объектов гало Галактики в виде точечных источников гамма-излучения. Рассмотрены два типа экзотических объектов: сгустки скрытой массы и кластеры первичных черных дыр. Оба типа предсказываются как космологические следствия теории элементарных частиц, закладываемой в основу описания процессов сверхранней Вселенной.
Сгустками скрытой массы считаются мелкомасштабные неоднородностей плотности с характерными массами < 10-6Мо. В диссертации исследуются возможные наблюдательные сигналы от этих сгустков (глава 1). Предполагается, что сгустки являются источниками гамма-излучения, возникающего за счет аннигиляции частиц скрытой массы. Темп аннигиляции может усиливаться благодаря
а) повышенной плотности частиц скрытой массы;
б) малым относительным скоростям частиц V.
Оба условия реализуются внутри сгустков. Показано, что такие сгустки могут проявляться как неидентифицированные источники гамма-излучения.
Сечение аннигиляции частиц сгапп(г>) параметризуется в виде произвольной степенной зависимости от скорости V. Учитывается возможность наличия у частиц дополнительного взаимодействия кулоновского типа (которое описывается фактором Гамова-Зоммерфельда-Сахарова). Для общности

Таким образом, условие (1.22) позволяет исключить ряд параметров ß и сто при определенных массах сгустков М, что показано на рис. 1.3 и
1.4. Можно увидеть, что случай легких сгустков с массой М = Ю“1ОМ0 полностью исключается, тогда как случай М = 10~6Mq разрешает существование до 10 точечных ГИ. Ограничения не затрагивают более тяжелые сгустки.
Рассматривались некоторые конкретные модели аннигилирующих частиц (кандидатов в скрытую массу): нейтралино [40,42], тяжелое нейтрино [78,87] (как с дополнительным взаимодействием, так и без него), частицы типа Калуцы-Клейна [30,42,88,89], темные атомы ОНе [90,91]. В настоящей работе показано, что все кандидаты за исключением тяжелых нейтрино с дополнительным взаимодействием не могут объяснять данные LAT. Часть неидентифицированных источников может объясняться за счет аннигиляции тяжелых нейтрино с массой mVi ~ 46 — 49 ГэВ (см. рис. 1.4). Узость массового диапазона связана с сильными ограничениями, поставленными подземными экспериментами по прямому поиску частиц скрытой массы [23,78]. В то же время стоит отметить, что предсказание реликтовой плотности нейтрино имеет некоторые неопределенности, связанные с рекомбинацией г/Р-пар по у-взаимодействию в ранней Вселенной [78]. Характерный спектр гамма-излучения от аннигиляции тяжелых нейтрино с массой т = 47 ГэВ представлен на рис. 1.5, где для сравнения показан спектр одного из неидентифицированных источников, обнаруженных LAT. Для высоко-энергетичной части аннигиляционного спектра характерен спектральный индекс ~ 2. С таким индексом отобраны источники-кандидаты в сгустки тяжелых нейтрино из каталога 2FGL (рис. 1.6). Аннигиляционный спектр