The glow of axion quark nugget dark matter. Part I. Large scale structures
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Axion quark nuggets (AQN) are hypothetical, macroscopically large objects with a mass greater than a few grams and sub-micrometer size, formed during the quark-hadron transition. Originating from the axion field, they offer a possible resolution of the similarity between visible and dark components of the Universe, i.e. ΩDM∼ Ωvisibleand observed matter-antimatter asymmetry. These composite objects behave as cold dark matter, interacting with ordinary matter and resulting in pervasive electromagnetic radiation throughout the Universe. This work aims to predict the electromagnetic signature in large-scale structures from this AQN-baryon interaction, accounting for thermal and non-thermal radiations. We useMagneticumhydrodynamical simulations to describe the realistic distribution and dynamics of gas and dark matter at cosmological scales. We construct a light cone encompassing a 1.4 square degree area on the sky, extending up to redshiftz= 5.4, and we calculate the electromagnetic signature across a wide range of frequencies from radio, starting atν∼ 1 GHz, up to a few keV X-ray energies. We find that the AQNs electromagnetic signature is characterized by global (monopole) and fluctuation signals. The amplitude of both signals strongly depends on the average nugget mass and the ionization level of the baryonic environment, allowing us to identify a most optimistic scenario and a minimal configuration. The signal of our most optimistic scenario is often near the sensitivity limit of existing instruments, such as FIRAS in theν= [100-500] GHz range and the South Pole Telescope for high-resolutionℓ> 4000 atν= 95 GHz. Fluctuations in the Extra-galactic Background Light caused by the axion quark nuggets in the most optimistic scenario can also be tested with space-based imagers Euclid and James Webb Space Telescope. In general, our minimal configuration is still out of reach of existing instruments, but future experiments might be able to pose some constraints. We conclude that the axion quark nuggets model represents a viable model for dark matter, which does not violate the canons of cosmology nor existing observations. A reanalysis of existing data sets could provide some evidence of axion quark nuggets if our most optimistic configuration is correct. The best chances for testing the model reside in 1) ultra-deep infrared and optical surveys, 2) future experiments to probe the frequency spectrum of the cosmic microwave background, and 3) low-frequency (1 GHz <ν< 100 GHz) and high-resolution (ℓ≳ 104) observations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».