The 21 cm signal and the interplay between dark matter annihilations and astrophysical processes
Notice bibliographique
Résumé
Future dedicated radio interferometers, including HERA and SKA, are very promising tools that aim to study the epoch of reionization and beyond via measurements of the 21 cm signal from neutral hydrogen. Dark matter (DM) annihilations into charged particles change the thermal history of the Universe and, as a consequence, affect the 21 cm signal. Accurately predicting the effect of DM strongly relies on the modeling of annihilations inside halos. In this work, we use up-to-date computations of the energy deposition rates by the products from DM annihilations, a proper treatment of the contribution from DM annihilations in halos, as well as values of the annihilation cross section allowed by the most recent cosmological measurements from the Planck satellite. Given current uncertainties on the description of the astrophysical processes driving the epochs of reionization, X-ray heating and Lyman-$\alpha$ pumping, we find that disentangling DM signatures from purely astrophysical effects, related to early-time star formation processes or late-time galaxy X-ray emissions, will be a challenging task. We conclude that only annihilations of DM particles with masses of $\sim100$ MeV, could leave an unambiguous imprint on the 21 cm signal and, in particular, on the 21 cm power spectrum. This is in contrast to previous, more optimistic results in the literature, which have claimed that strong signatures might also be present even for much higher DM masses. Additional measurements of the 21 cm signal at different cosmic epochs will be crucial in order to break the strong parameter degeneracies between DM annihilations and astrophysical effects and undoubtedly single out a DM imprint for masses different from $\sim100$ MeV.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».