Введение
Гипотетическая форма тёмной материи. Тёплая тёмная материя (WDM) — это гипотетическая форма тёмной материи, обладающая свойствами, промежуточными между свойствами горячей тёмной материи и холодной тёмной материи. Это приводит к формированию структуры снизу вверх на масштабах, превышающих масштаб свободного потока, и сверху вниз на масштабах, меньших масштаба свободного потока. Наиболее распространёнными кандидатами на роль WDM являются стерильные нейтрино и гравитино. Слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), образованные нетермически, могут быть кандидатами в тёплую тёмную материю. Однако, как правило, WIMP, образованные термически, являются кандидатами в холодную тёмную материю.
Warm dark matter (WDM) is a hypothesized form of dark matter that has properties intermediate between those of hot dark matter and cold dark matter, causing structure formation to occur bottom up from above their free streaming scale, and top down below their free streaming scale. The most common WDM candidates are sterile neutrinos and gravitinos. The WIMPs (weakly interacting massive particles), when produced non thermally, could be candidates for warm dark matter. In general, however, the thermally produced WIMPs are cold dark matter candidates.
keVins и GeVins
Одна из возможных кандидатов на роль WDM-частицы с массой в несколько кэВ возникает при введении двух новых фермионов с нулевым зарядом и нулевым лептоновым числом в Стандартную модель физики частиц: "инертные фермионы с массой в кэВ" (keVins) и "инертные фермионы с массой в ГэВ" (GeVins). keVins будут перепроизводиться, если достигнут теплового равновесия в ранней Вселенной, но в некоторых сценариях производство энтропии при распаде нестабильных более тяжелых частиц может снизить их количество до нужного значения. Эти частицы считаются "инертными", поскольку они взаимодействуют с Z-бозоном лишь очень слабо. Стерильные нейтрино с массой в несколько кэВ являются возможными кандидатами на роль keVins. При температурах ниже электрослабой шкалы их единственное взаимодействие со стандартными частицами – это слабое взаимодействие, обусловленное их смешиванием с обычными нейтрино. Из-за малости угла смешивания они не перепроизводятся, поскольку "замораживаются", не достигнув теплового равновесия. Их свойства согласуются с астрофизическими ограничениями, вытекающими из формирования структуры и принципа Паули, если их масса превышает 18 кэВ. В феврале 2014 года различные анализы, основанные на спектре рентгеновского излучения, наблюдаемого с помощью XMM Newton, выявили монохромный сигнал около 3,5 кэВ. Этот сигнал исходит от различных скоплений галактик (таких как Персей и Центавр), и несколько сценариев теплой темной материи могут объяснить наличие такой линии. Например, это может быть кандидат на 3,5 кэВ, аннигилирующий в два фотона, или частица темной материи с массой 7 кэВ, распадающаяся на фотон и нейтрино. В ноябре 2019 года, анализируя взаимодействие различных компонентов гало галактики на плотность и распределение звездных потоков, исходящих от спутников Млечного Пути, исследователи смогли установить нижние границы массы для возмущений плотности, вызванных теплой темной материей keVins, в потоках GD 1 и Pal 5. Эта нижняя граница для массы теплых темных реликвий темной материи составляет mWDM > 4,6 кэВ; или, с учетом количества карликовых спутников, mWDM > 6,3 кэВ.